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现代生物医学进展杂志(共10篇)
现代生物医学进展杂志（一）
记忆是怎么形成的从神经的角度上分析,不要宏观的解释,尽量能说到具体每个神经元在记忆形成时都发生了什么变化.
大脑所用的记忆策略是十分高明的.它并不是把一件事储存在一组神经元里,另一件事储存在另一组神经元里.大脑储存的方式是把事情分拆为最基本的单元,每个单元分别由指定的神经元储存.
换句话说,一幅简单的图会被分拆为千百万点的基本单元,某个神经元负责储存直线,另一个储存偏差10度的曲线,一个储存浅红,再另一个储存白色,依此类推.
这个策略使得每一个神经元都可以被多次使用,亦使得大脑的储存能力大大增加(事实上,科学家们相信我们大脑的能力是接近无限大的).所以,我们的大脑记忆中并没有什么图,只不过是数以百万计的各自负责零散资料的神经元的组合而已.
从生物化学的角度看,记忆的形成需要神经传递素血清素和麦胺酸.一个刺激开动了在感觉神经元里的一个化学讯号系统.由于血清素的释出,这个化学讯号系统启动了一种特别的蛋白质.
这种特别的蛋白质抑制其他蛋白质的运作,结果是增加了麦胺酸的释出.麦胺酸能增强各种神经元之间的讯息传达数分钟之久,这也就是短暂记忆.
不断地重复这个过程,化学讯号系统中的一个成分会把那特别的蛋白质推入神经元的核心,并且在那里启动遗传基因去做蛋白质合成的工作.神经元因此有了基本的改变,这就是长期记忆的建立.
现代生物医学进展杂志（二）
生物学及其发展历程挺重要的
生物学
即生命科学(life science/biology),概括地说,生物是研究生命现象和生命活动规律的科学.作为继物理、化学之后又一高速发展的学科,正朝着宏观和微观两个方向发展.宏观观方面已经发展到全球生态系统的研究；微观方面则向着分子方向发展.生物学与众多科学结合形成了种类繁多的边缘科学,呈辐射状发展.
生物学从最开始就有2个学派,一个叫博物学派,一个是实验学派.博物学派以生态学为代表,实验学派以遗传学和分子生物学为代表.
目前国内外尚无明确一致的生命科学的定义.特别是对生命科学的范畴,即生命科学包括哪些学科没有明确一致的说法.但一般认为,生命科学是将生命世界(living world)作为一个整体来研究的一个科学分支,研究活着的生物(living organisms)和生命过程(life processes),包括生物科学(biological science)--即生物学(biology)及其分支即医药学、农林牧渔业、人类学、社会学等.生物学的分支有动物学、植物学、微生物学、解剖学、生理学、生物物理学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、神经生物学、发育生物学、社会生物学等.生命科学中生物学及其分支是生物科学的基础科学(basic science)或纯科学(pure science),医药学和农林牧渔业等是生物科学的应用科学(applied science)；很显然,生物科学属于自然科学,而人类学和社会学则属于人文社会科学.所以生命科学的范畴是比较大的,包括了自然科学和社会科学两大科学领域.但是,我国教育部1998年颁布的新的高等学校本科专业目录的理工科部分中与上述生命科学自然科学部分有关的专业有生物学、生物学技术、医学、药学、农学等等,分别属于基础生物科学或应用生物科学范畴.
生物学是研究生物各个层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化以及生物与周围环境的关系的科学.人也是生物的一种,也是生物学的研究对象.
20世纪40年代以来,生物学吸收了数学、物理学和化学的成就,逐渐发展成一门精确的、定量的、深入到分子层次的科学.
人们已经认识的生命是物质的一种运动状态.生命的基本单位是细胞,它是由蛋白质、核酸、脂类等生物大分子组成的物质系统.生命现象就是这一复杂系统中物质、能和信息三个量综合运动与传递的表现.
生命有许多无生命物质所不具备的特性.比如：生命能够在常温常压下合成多种有机化合物；能够以远远超出机器的效率来利用环境中的物质和制造体内的各种物质；能以极高的效率储存信息和传递信息；具有自我调节功能和自我复制能力；以不可逆的方式进行着个体发育和物种的演化等等.揭示生命过程中的机制具有巨大的理论和实践意义.
生物学的研究对象
地球上现存的生物估计有200万～450万种；已经灭绝的种类更多,估计至少也有1500万种.从北极到南极,从高山到深海,从冰雪覆盖的冻原到高温的矿泉,都有生物的存在.它们具有多种多样的形态结构,它们的生活方式也变化多端.
从生物的基本结构单位——细胞的水平来考察,有的生物还不具备细胞形态；在已经具有细胞形态的生物中,有原核细胞构成的、有由真核细胞构成的；从组织结构看,有单细胞生物、多细胞生物.而多细胞生物又根据组织器官的分化和发展而分为多种类型；从营养方式来看,有光和自养、吸收异养、腐蚀性异养、吞食异养；从生物在生态系统的作用看,有生产者、消费者、分解者等等.
生物学家根据生物的发展历史、形态结构特征、营养方式以及它们在生态系统中的作用等,将生物分成若干界.现在比较通行的认识是将地球上的生物界划分为五界：细菌、蓝菌等原核生物是原核生物界；单细胞的真核生物是原生生物界；光和自养的植物界；吸收异养的真菌界；吞食异养的动物界.
病毒是一种非细胞生命形态,它由一个核酸长链和蛋白质外壳构成,病毒没有自己的代谢机构,没有酶系统.因此病毒离开了宿主细胞,就成了没有任何生命活动、也不能独立自我繁殖的化学物质.一旦进入宿主细胞后,它就可以利用细胞中的物质和能量以及复制、转录和转译的能力,按照它自己的核酸所包含的遗传信息产生和它一样的新一代病毒.
病毒基因同其他生物的基因一样,也可以发生突变和重组,因此也是可以演化的.因为病毒没有独立的代谢机构,不能独立的繁殖,因此被认为是一种不完整的生命形态.近年来发现了比病毒还要简单的类病毒,它是小的RNA分子,没有蛋白质外壳,但它可以在动物身上造成疾病.这些不完整的生命形态的存在说明无生命与有生命之间没有不可逾越的鸿沟.
原核细胞和真核细胞是细胞的两大基本形态,它们反映了细胞进化的两个阶段.把具有细胞形态的生物划分原核生物和真核生物,是现代生物学的一大进展.原核细胞的主要特征是没有线粒体、质体等模细胞器,染色体只是一个环状的DNA分子,不含组蛋白及其它蛋白质,没有核膜.原和生物主要是细菌.
真核细胞是结构更为复杂的细胞.它有线粒体等膜细胞器,有包以双层膜的细胞核把核内的遗传物质与细胞质分开.DNA是长链分子,狱卒蛋白以及其他蛋白合成染色体.这核细胞可以进行有丝分裂和减数分裂,分裂的结果是复制的染色体均等地分配到子细胞中.原生生物是最原始的真核生物.
植物是以光和自养为主要营养方式的真核生物.典型植物细胞都含有液泡核以纤维素为主要成分的细胞壁.细胞质中由进行光合作用的细胞器—叶绿体.植物的光合作用都是以水为电子供体的,光合自养是植物的主要营养方式,少数的高等植物是寄生的,还有更少数的植物能够捕捉小昆虫,进行异养吸收.
植物从单细胞绿藻到被子植物是沿着适应光合作用的的方向发展的.高等植物中发生了植物的根(固定和吸收器官)、茎(支持器官)、叶(光和器官)的分化.叶柄和众多分支的茎支持片状的叶向四面展开,以获得最大的光照和吸收面积,细胞也逐渐分化成专门用于光合作用、输导和覆盖等各种组织.大多数植物的通过有性生殖,形成配子体和孢子体世代交替的生活史.植物是生态系统中最主要的生产者,也是地球上氧气的主要来源.
真菌是以吸收为主要营养方式的真核生物.真菌有细胞壁,细胞壁含有几丁质,也含有纤维素.几丁质是一种含氨基葡萄糖的多糖,是昆虫等动物骨骼的主要成分,植物细胞不含几丁质.真菌没有质体和光合色素.真菌的繁殖能力很强,繁殖方式多样,主要是以无性或有性生殖产生的各种孢子作为繁殖单位.真菌分布非常广泛,在生态系统中,真菌是重要的分解者.
动物是以吞食为营养方式的真核生物.吞食异养包括捕获、吞食、消化和吸收等一些列复杂的过程.动物体的结构是沿着适应吞食异养的方向发展的.单细胞动物吞入食物后形成食物泡.食物在食物泡中被消化,然后透过膜而进入细胞质中,细胞质中溶酶体与之融合,就是细胞内消化.
多细胞动物在进化过程中,细胞内消化逐渐为细胞外消化所取代,食物被捕获后在消化道内由消化腺分泌酶而被消化,消化后的小分子营养物经过消化道吸收,并通过环系循统输送到身体的各种细胞中.
与此相适应,多细胞动物逐步形成了复杂的排泄系统、外呼吸系统以及复杂的感觉系统、神经系统、内分泌系统和运动系统等.在全部生物中,只有动物的身体构造发展到如此复杂的高级水平.在生态系统中,动物是有机食物的消费者.
在生命发展的早期,生态系统是由生产者和分解者组成的两环系统.随着真核生物特别是动物的产生和发展,两环生态系统发展成有生产者、分解者和消费者所组成的三环系统.出现了今日丰富多彩的生物世界.
从类病毒、病毒到植物、动物,生物拥有众多特征鲜明的类型.各种类型之间又有一系列的中间环节,形成连续的谱系.同时由营养方式决定的三大进化方向,在生态系统中呈现出相互作用的空间关系.因而,进化既是时间过程,又是空间发展过程.生物从时间的历史渊源和空间的生活关系上都是一个整体.
生物的特征
生物不仅具有多样性,而且具有一些共同的特征和属性.
组成生物体的生物大分子的结构和功能,在原则上是相同的.比如各种生物的蛋白质的单体都是氨基酸,种类不过20种左右,它们的功能对所有的生物都是相同的；在不同生物体内基本代谢途径也是相同的等等.这就是生物化学的同一性.同一性深刻的揭示了生物的统一性.
生物具有多层次的结构模式.对于病毒以外的一切生物都是由细胞组成的,细胞是由大量原子和分子所组成的非均质的系统.
从结构上看,细胞是由蛋白质、核酸、脂类、多糖等组成的多分子动态体系；从信息论观点看,细胞是遗传信息和代谢信息的传递系统；从化学观点看,细胞是由小分子合成的复杂大分子；从热力学上看,细胞是远离平衡的开放系统……
除细胞外,生物还有其他结构单位.细胞之下有细胞器、分子、原子,细胞之上有组织、器官、器官系统、个体、生态系统、生物圈等等.生物的各种结构单位,按照复杂程度和逐级结合的关系而排列成一系列的等级,这就是结构层次.较高层次上会出现许多较低层次所没有的性质和规律.
其他的还有很多,比如生物的有序性和耗散结构、生物的稳定性,生命的连续性,个体发育,生物的进化,生态系统中的相互关系等等.
这些都说明,尽管生物世界存在惊人的多样性,但所有的生物都有共同的物质基础,遵循共同的规律.生物就是这样一个统一而有多样的物质世界.
和其他学科一样,生物学依据自己所研究的对象,也有一些基本的研究方法——观察描述的方法、比较的方法、实验的方法等等,也都具有自己的特点.对于生物学来说,既需要有精确的实验分析,又需要从整体和系统的角度来观察生命,生物学积累了大量关于各种层次生命系统及其组成部分的资料.今天对于生命系统的规律作出定量的理论研究已经提到日程上来,系统论方法将作为新的研究方法而受到人们的重视.
生物学的分支
早期的生物学主要是对自然的观察和描述,是关于博物学和形态分类的研究.所以生物学最早是按类群划分学科的,如植物学、动物学、为生物学等.由于生物种类的多样性,也由于人们对生物学的了解越来越多,学科的划分也就越来越细,一门学科往往在划分为若干学科.
按生物类群划分学科,有利于从各个侧面认识某一个自然类群的生物特点和规律性.但无论研究对象是什么,都不外乎分类、形态、生理、生化、生态、遗传、进化等等.
生物在地球历史中有着很长的发展历史,大约有1500万种生物已经灭绝,它们的遗骸保存在地层中形成化石.古生物学专门通过化石研究历史上的生物；
生物的类群是如此的繁多,需要一个专门的学科来研究类群的划分,就产生了分类学；
形态学是生物学中研究动植物的形态结构的学科；随着显微镜的使用,形态学又深入到超微结构的领域,组织学和细胞学也就相应的建立起来了；
生理学是研究生物机能的学科,生理学的研究方法是以实验为主；
遗传学是研究生物性状的遗传和变异,阐明其规律的学科；
胚胎学是研究生物个体发育的学科；
生态学是研究生物与生物之间以及生物与环境之间的关系的学科.研究范围包括个体、种群、群落、生态系统以及生物圈等层次.揭示生态系统中食物链、生产力、能量流动和物质循环的有关规律；
生物化学是研究生命物质的化学组成和生物体各种化学过程的学科,是进入20世纪以后迅速发展起来的一门学科.生物化学的成就提高了人们对生命本质的认识.生物化学侧重于生命的化学过程、参与这一过程的物质、产品以及酶的作用机制的研究.分子生物学是从研究生物大分子的结构发展起来的,现在更多的仍是研究生物大分子的结构与功能的关系、以及基因的表达、调控等方面的机制；
生物物理学是用物理薛的概念和方法研究生物的结构、生命活动的物理和物理化学过程的学科.早期生物物理学的研究是从生物发光、生物电等问题开始的.随着生物学、物理学的发展,新概念的产生和介入,生物物理的研究范围和水平不断加深加宽.产生了量子生物学、生物大分子晶体结构以及生物控制论等小分支；
生物数学是数学和生物学结合的产物,它的任务是研究生命过程中的数学规律.
生物界是一个多层次的复杂系统,为了揭示某一层次的规律以及和其他层次的关系,出现了按层次划分的学科并且越来越受人们的重视.比如：分子生物学、细胞生物学、个体生物学、种群生物学等等.
总之,生物学中一些新的学科在不断的分化出来,另一些学科又在走向融合.生物学分可的这种局面,反映了生物学极其丰富的内容,也反映了生物学蓬勃发展的景象.
研究生物学的意义
生物与人类生活的许多方面都有着非常密切的关系.生物学作为一门基础科学,传统上一直是农业和医学的基础,涉及种植业、畜牧业、养殖业、医疗、制药、卫生等等.随着生物学理论与方法的不断进步,它的应用领域也在不断扩大.现在,生物学的影响已经扩展到食品、化工、环境保护、能源、冶金等方面.如果考虑仿生学的因素,它还影响到了机械、电子技术、信息技术等等诸多领域的发展.
生物学分支学科
植物学、孢粉学、动物学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、生物分类学、习性学、生理学、细菌学、微生物生理学、微生物遗传学、土壤微生物学、细胞学、细胞化学、细胞遗传学、免疫学、胚胎学、优生学、悉生生物学、遗传学、分子遗传学、生态学、仿生学、生物物理学、生物力学、生物力能学、生物声学、生物化学、生物数学
与生物学相关的基础学科：化学,自然地理学,物理学,数学
现代生物医学进展杂志（三）
现代生物技术的内容...【现代生物医学进展杂志】
1楼
现代生物技术的兴起始于本世纪70年代,如今已经成为高技术群体中一支绚丽的奇葩.这门技术具有鲜明的军、民两用性,应用潜力十分广泛.它既可以为解决人类面临的食品、健康、能源、环境等问题提供新的手段,又可以为大幅度提高部队的作战效能和生存能力开辟新的途径.现代生物技术的深入发展和广泛应用、是本世纪继计算机技术革命之后又一次重要的技术革命,是现代军事技术革命的生力军.
基本含义
现代生物技术是以生命科学为基础,利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能,设计、构建具有预期性能的新物质或新品系,以及与工程原理相结合,加工生产产品或提供服务的综合性技术.这门技术内涵十分丰富它涉及到：对生物的遗传基因进行改造或重组,并使重组基因在细胞内表达,产生人类需要的新物质的基因技术（如“克隆技术”）；从简单普通的原料出发,设计最佳路线,选择适当的酶,合成所需功能产品的生物分子工程技术：利用生物细胞大量加工、制造产品的生物生产技术（如发酵）；将生物分子与电子、光学或机械系统连接起来,并把生物分子捕获的信息放大、传递.转换成为光.电或机械信息的生物耦合技术；在纳米（即百万分之一毫米）尺度上研究生物大分子精细结构及其与功能的关系.并对其结构进行改造利用它们组装分子设备的纳米生物技术：模拟生物或生物系统.组织、器官功能结构的仿生技术等等.
独特的优点
——生产原料简单.生物在进行合成代谢时,大都以随手可得的物质（如空气、水、植物和矿物质等）为原料,以阳光等为能源,不仅原料成本低,而且取之不尽.
——安全、可靠性高.典型的生物化学反应都是在酶的催化作用下进行的,要求输入的能量少,反应条件缓和,工艺和设备简单,操作安全性好.生物系统在合成物质时,先把脱氧核糖核酸遗传信息转录给核糖核酸,然后以核糖核酸为模板进行合成.该过程虽然很复杂,但出错机率极小,且无副产品.更重要的是,生物系统能自动发现并纠正错误,进行自动化合成生产,生产可靠性高.
——产品具有特殊的活性.生物分子通常具有复杂的精细结构,这种结构往往会赋予生物分子特殊的活性,即所谓“生物特异功能”,例如准确、敏感的识别能力,高效的搜索能力,牢固的粘结性能等等.在用基因技术对其控制基因进行改良后,这些性能还将大大增强.
——系统结构紧凑.生物系统中的信息码、模块、制造组装机构都是在分子水平以完美方式自组装起来的.这就使生物系统（如眼球、大脑等）比类似功能的人造电子、光学或机械系统要紧凑得多.如果能运用生物耦合技术把一些生物系统与设计的装置耦合起来,或者利用纳米生物技术、自组装技术将它们制造出来,那么设备的尺寸就可能减少很多.
——有利于提高或扩展人类的能力.运用生物医学可提高人类对疾病的治疗效果和抗病能力；通过人脑与设备的耦合可扩展人类的能力,减小人机界面的操作难度.
军事应用
80年代以来,美国等一些发达国家开始大力研究和发展军事生物技术,以期满足军事上对许多先进能力的需要.目前正在研究或已预见到的军事应用主要有——
在信息探测方面：利用酶、抗体、细胞等制造具有识别功能的生物传感器,不仅能准确地识别各种生、化战剂,通过与计算机配合及时提出最佳防护和治疗方案、而且还可用于探测炸药、火箭推进剂的挥发降解情况,确定敌方库存地雷.炮弹、炸弹、导弹等的数量和位置.利用仿生技术制造的各种信息收集系统,可以大幅度提高探测、监视和导航能力.仿视觉探测器的电子蛙眼雷达能快速识别不同形状的飞机.舰艇.导弹等运动物体,并能根据飞行特点,识别真假导弹；“蝇眼”相机一次能拍下1000多张照片,分辨率高达每厘米4000线,成为有效的侦察工具；模拟狗、猫头鹰等动物夜视功能的装置,能搜索到微光下地面或空中目标.科学家们根据“蛇眼”红外线定位原理研制了红外制导的空空导弹,现在人们又根据蝙蝠抗干扰能力强的原理研制出新颖的蝙蝠式抗干扰超精密全敏雷达.根据狗鼻子机理制成的仿嗅觉传感器“电子犬”,能测定仅千万分之一的过氧乙烯毒气；根据苍蝇的触角上非常灵敏的嗅觉感觉器,制造出了嗅觉敏感的探测装置.
2006-10-26 20:57 回复
万宇行侠
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2楼
值得重视的是,上面所例举的一些已制造出来的仿生探测器大都还是被动的仿生装置.随着生物技术的发展,在彻底弄清生物系统的工作原理后,通过基因技术、生物分子工程技术对生物分子的改造,运用生物分子电子技术等主动仿生学方法,一定能制出功能优于生物结构更紧凑,体积更小的各种信息探测装置.美国、日本、欧洲、俄罗斯现正在努力向主动仿生技术发展.
在信息处理方面：研究表明,以蛋白质分子做材料制造的生物计算机,不仅体积小、重量轻.能耗小、环境适应性强.运算速度和储存能力比现有计算机要高出数亿倍,而且具有和人脑一样的分析.判断.联想、记忆等智能.它的研制成功必将使军事情报的获取.处理发生质的变化.美国.日本、欧洲和俄罗斯早就看好这一领域.在过去10年,他们已研究出了蛋白质并行处理器及神经网络等原型器件,有些器件已在军事上得到了应用,例如俄罗斯有的军用雷达就使用了细菌视紫红蛋白质处理器.据估计美国在3—5年内能大批量生产这种计算机,且造价比半导体计算机要低,因为它所需的生物材料可利用通过基因技术改造的细菌大量生产.
在一体化指挥和控制方面：生物计算机的微型化、低成本趋势,不仅使指挥中心、网络节点,而且使每件武器.每个士兵都可能拥有计算机,“整个战场就像一个计算机大平台”,从而实现信息流程最优化,信息流动实时化,信息采集、传递、处理、存储、使用一体化,并形成一个指捍层次减少的扁平的“网”状指挥体系,以利于提高信息传输速度和体系生存能力,并使决策分散化和指挥实时化.
在信息战防御方面：生物技术在伪装与隐身方面表现出非凡才能.例如,通过对“变色脂”表皮颜色变化机理的研究,研制出一种变色蛋白质纤维,可用它做成变色服,或根据这一原理研究出随环境变化的生物涂料,把它涂在设施、装备、武器、平台、头盔上来伪装自己.还可通过生物技术合成一些可吸收红外.紫外等各种波长的吸波生物材料（如视黄酸聚合物、希夫碱盐聚乙烯）来减少或消除信号达到隐身的目的,提供新一代高效能的作战系统.
常规武器装备除可利用生物计算机、生物传感器或仿生探测器来提高武器平台的信息化水平之外,还可利用生物技术为它仰提供轻质高性能的材料：用于装甲防护的高硬度.高韧性生物陶瓷；用于制造防护服.降落伞及复合材料的抗拉强度超过钢丝的改进型蜘蛛丝,用于制造轮胎和密封垫的理化性能优秀的生物弹性体；可代替钢材的高强度生物塑料：可在各种环境中使用的生物粘胶剂；模仿生物智能结构的智能材料；模拟骨质密度梯度变化的功能梯度材料；模拟贝、驯鹿角结构的仿生装甲材料；模拟软体动物表皮的多功能蒙皮等等.在制造工艺上,使用仿生技术,也可以提高平台的性能和生存能力,模仿海豚体形和各部分比例建造的新式核潜艇,航速提高了20%～25%；用人造海豚皮包裹鱼雷,水的阻力可减少一半；美军目前正在模仿鳐鱼和电鳗两种鱼的运动原理,以弹性皮替代潜艇的传统外壳,研制一种新型“皮动”潜艇,旨在使其在潜航时难以分辨出到底是鱼还是潜艇,既能巧妙地隐蔽自己,又可突然袭击敌方.
智能武器利用生物技术研制的制导系统将促使精确制导技术向更高的智能化方向发展.美军正在根据蝇眼视觉原理研制的“蝇眼”制导系统,可根据目标运动参数及位置信息,自动控制导弹飞行状态,跟踪、攻击目标.弹载微型生物计算机可利用声波、无线电波、可见光、红外、激光甚至气味等一切可利用的直接或间接目标信息,帮助导弹自主地搜索、识别、定位和攻击目标,从而大大提高导弹的命中精度.
非致命武器利用生物技术还可以制造出许多非致命武器.例如,可以污染油料.润滑剂或使它们凝聚的生物活性物质；可迅速降解军事设备上的塑料、橡胶和其它合成或天然材料的酶；可降解弹药、推进剂的酶；能对军事通信设备、计算机造成严重干扰的导电性生物聚合物；可吞噬计算机芯片材料的微生物等.
提供机动灵活的后勤保障
用生物酶或微生物生产炸药.弹药或推进剂,可以在温和的条件下进行,操作安全,合成物更稳定.利用红极毛杆菌与淀粉的作用可生产氢气,每消耗1克淀粉可生产5升氢气,氢气和少量燃料混合可代替汽油（或柴油）,使用这种燃料的机动装备只需带少量淀粉就可实施长时间、远程、机动作战.利用发酵技术可为机动部队提供易于保存和携带的高能量胶囊状营养食品.在食物短缺的特殊场合,可采用高效植物纤维酶将植物的根、茎、叶转化成易于消化吸收的营养丰富的葡萄糖,供战士食用.部队在执行任务时、水是必不可少的.采用生物技术生产的生物聚合物梯度膜,可快速滤去非饮用水中有害物质（包括放射性污染物）.生物技术也是治理军事环境的理想方法.用生物酶清洗生化战剂,速度快,对人体和设备无损伤.利用微生物处理放射性废物和有毒物质,效率高,二次污染轻,投资少.在军事医学领域,运用生物技术可生产出优质的供野战外科用的人工血.人造骨、人工皮肤和伤口粘合剂等等.
近10多年来,美国、日本、俄罗斯和欧洲的一些国家十分重视生物技术的发展,并积极推进它的军事应用,其中以美国的研究最为活跃.从1989年开始,美国国防部每年都把它列入国防关键技术计划.为了加强军事生物技术的研究,美国国防部还成立了国防生物技术指导委员会.美军对生物技术研究的范围很广,现阶段主要集中在军事生物医学、生物传感器、生物材料、军事环境的生物处理、生物分子电子技术及仿生学等领域.
现代生物医学进展杂志（四）
为什么生物医学模式要转变为现代医学模式?生物医学模式强调生命活动在结构、功能和信息交换方面是一个统一的整体,但却忽视了人的社会性和复杂的心理活动及主体意识.这一缺点,限制了它的视野,也限制了医学家对健康和疾病的全面认识.
现代生物医学进展杂志（五）
（2014•孝感模拟）现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控，测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度．如图甲所示的电路，将热敏电阻R0置于细菌培养箱内，其余都置于箱外．这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度，又可以通过电压表的示数来表示箱内温度．已知该电路中电源电压是12V，定值电阻R1的阻值是200Ω．热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示．求：（1）当培养箱内的温度降低时，电流表的示数如何变化？
（2）当培养箱内的温度为40℃时，电压表的示数是多大？
（3）已知电流表的量程是0--30mA，电压表的量程是0--8V，则此电路能够测量的最高温度是多大？此时热敏电阻R0消耗的电功率是多大？
【现代生物医学进展杂志】（1）因为热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，所以当温度降低时，热敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大，电路中的电流减小，故电流表的示数减小．
（2）从图象中可以看出，温度为40℃时，热敏电阻的阻值为400Ω，
电路中的电流为I=
=U R0+R1
=0.02A，12V 400Ω+200Ω
电压表的示数为 U1=IR1=0.02A×200Ω=4V．
（3）当电压表的示数为U1=8V时，
此时电路中的电流为I=
=U1 R1
=0.04A=40mA＞30mA；8V 200Ω
当Im=30mA时，电路的总电阻为R总=
=U Im
=400Ω，12V 0.03A
热敏电阻的阻值为R0=R-R1=400Ω-200Ω=200Ω，由图可知t=60℃，
此时热敏电阻R0消耗的电功率为P0=I2R0=（0.03A）2×200Ω=0.18W．
答：（1）当培养箱内的温度降低时电流表的示数会减小；
（2）当培养箱内的温度为40℃时电压表的示数为4V；
（3）电路能够测量的最高温度为60℃；此时热敏电阻R0消耗的电功率为0.18W．
现代生物医学进展杂志（六）
现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控,测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度.如图甲所示的电路,将热敏电阻R0置于细菌培养箱内,其余都置于箱外.这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度,又可以通过电压表的示数来表示箱内温度.已知该电路中电源电压是12V,定值电阻R的阻值是200 Ω.热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示.求：（1）当培养箱内的温度降低时,电流表的示数如何变化?
（2）当培养箱内的温度为40℃时,电压表的示数是多大?
（3）已知电流表的量程是0 30 mA,电压表的量程是0~8 V,则此电路能够测量的最高温度是多大?
首先,我声明一下,这不是一道生物学试题.
1. 如图乙所示,温度降低时,热敏电阻R0的阻值增大,整个闭合电路的总电阻增大,电路的总电压不变,所以电路的电流减小.
2. 如图乙所示,温度40℃时,R0的电阻为400Ω,R的电阻为200Ω,所以V=V*[R/（R0+R）]
即V0=8V,V=4V,即电压表的示数为4V.
3. 已知电流表的量程是0 ~30 mA,则电路的总电阻必须大于等于12V/0.03A=400 Ω,即R0必须大于等于200Ω；
电压表的量程是0~8 V,则R0必须大于等于R的一半,即100Ω；
上面两个条件限定了R0的阻值必须大于等于200Ω,由图乙可知,此电路能测量的最高温度为60℃.
现代生物医学进展杂志（七）
现代生物科学发展的成就
黑龙江 翟贵君
当今世界生命科学发展日新月异,生物高科技正发挥着巨大的作用,其内容亦开始出现在生物教学及高考试题中,这类试题具有时代性、探究性、开放性、创新性和综合性等特点,故高考要求层次较高.正确解答这类试题,首先要求考生熟悉试题涉及到的相关现代生物技术内容,然后联系所学的生物学知识进行综合分析、运用.
【知识概要】
Ⅰ．生物技术
生物技术也称为生物工程,是利用生物体或生物体的一部分制造产品,改造动植物及创造有特殊用途生物的方法.科学家们根据被操作的生物材料的性质把生物技术划分为基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等.本部分内容在高三选修教材中有介绍,这里只对课本中的相关知识进行归纳整理,具体内容可参见课本中的相关章节.
一、基因工程
（一）定义：基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术.这种技术是在生物体外,通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生出人类所需要的基因产物.通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的个别基因复制出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状.
（二）基因操作的工具：
1．基因剪刀－限制性内切酶
（1）存在：微生物中
（2）特点及作用：一种限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列,并能在特定的切点上切割DNA分子.
（3）种类：目前已发现了200多种.
2．基因的针线－DNA连接酶：作用是把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来.
3．基因的运输工具－运载体
（1）作用：将外源基因导入受体细胞
（2）特点：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接；具有某些标记基因,便于进行筛选.
（3）举例：经常使用的有质粒、噬菌体和动植物病毒等.
（三）基因操作的步骤：
1．提取目的基因
（1）目的：取得人们所需要的特定基因.
（2）方法：
①直接分离法：常用方法－鸟枪法（散弹射击法）
②人工合成法：有两条途径,一个反转录酶法,二是合成法.
2．目的基因与运载体结合
（1）含义：是不同来源的DNA重新组合的过程.
（2）过程：切割质粒；切割目的基因；结合形成重组DNA分子（重组质粒）.
3．将目的基因导入受体细胞
（1）常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞等.
（2）方法：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径
4．目的基因的检测和表达
（四）基因工程的成果与发展
1．与医药卫生
（1）生产基因工程药品
①优点：高质量、低成本
②举例：胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等60多种
（2）基因诊断
①含义：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的.
②举例：用DNA探针检测出肝炎患者的病毒,为诊断提供了一种快速简便方法.
③成果：已能够检测出肠道病毒、单纯疱疹病毒等多种病毒；在诊断遗传病方面发展尤为迅速；在肿瘤诊断中的应用取得重要成果.
（3）基因治疗
①含义：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的.
②举例：半乳糖血症（病因、研究成果）
③发展前景：许多遗传病及疑难病症将被人类征服.
2．与农牧业、食品工业
（1）农业：培育高产、优质或具特殊用途的动植物新品种.
（2）畜牧养殖业：培育体型巨大（如超级小鼠、超级绵羊、超级鱼等）、品质优良（如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等）的转基因动物；利用外源基因在哺乳动物体内的表达获得人类所需要的各种物质,如激素、抗体及酶类等.
（3）食品工业：为人类开辟新的食物来源.
3．与环境保护
（1）用于环境监测：用DNA探针可检测饮水中病毒的含量
①方法：使用一个特定的DNA片段制成探针,与被检测的病毒DNA杂交,从而把病毒检测出来.
②特点：快速、灵敏
（2）用于被污染环境的净化：分解石油的“超级细菌”；“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌；能够净化镉污染的植物；构建新的杀虫剂；回收、利用工业废物等.
二、细胞工程
（一）定义：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术.
（二）种类：
1．植物细胞工程
（1）理论基础：植物细胞的全能性
①定义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能,细胞的这种特性,叫做细胞的全能性.
②原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成完整个体所必需的全部基因.
③未表现而分化的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果.
④实现条件：离体状态、一定的营养物质、激素和其他外界条件.
（2）技术手段：
①植物组织培养：
a．过程：取材、去分化（或脱分化）形成愈伤组织、再分化形成试管苗、移栽发育成完整植物体.
b．应用：快速繁殖,培育无病毒植物（参见必修教材第一册）；生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等；制作人工种子；转基因植物的培育.
②植物体细胞杂交：
a．定义：是用来自两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法.
b．操作步骤：用酶解法（纤维素酶、果胶酶）去掉细胞壁（目的是获得原生质体）、诱导原生质体融合（物理法：离心、振动、电刺激等；化学法：聚乙二醇等试剂作诱导剂诱导融合）、将杂种细胞进行组织培养等.
c. 特点：可克服远缘杂交不亲合的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围.
2．动物细胞工程：
技术手段包括：
（1）动物细胞培养：
①培养液成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等（与植物不同）
②过程：参见高三选修教材中的相关内容.
③应用：大规模生产蛋白质生物制品,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；烧伤病人的皮肤移植；检测有毒物质；生理、病理、药理方面的研究等.
（2）动物细胞融合：
①原理：与植物原生质体融合的原理基本相同
②诱导方法：与植物原生质体诱导融合方法类似,还常用灭活的病毒做诱导剂.
（3）单克隆抗体：
①定义：化学性质单一、特异性强的抗体
②应用：生物学基础理论的研究；疾病诊断、治疗、预防；单克隆抗体的商品化； 正在研究单克隆抗体治疗癌症
4．胚胎移植技术：略
5．核移植：略
三、发酵工程
定义：采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术.
四、酶工程：略
现代生物医学进展杂志（八）
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现代生物医学进展杂志（九）
为什么生命在于静止 生命在于运动?生命在于静止?科学家发现了一个似乎折中的答案
喜欢整晚坐在沙发里看电视消磨时光?或者每天把大部分时间都花在电脑前?当然,这并不是一个好的习惯或者生活方式.科学家最近发现,人体日常的活动——比如站立和走动,在很大程度上决定一个人的胖瘦程度.对于那些体重超过健康标准的人们,这意味着除了体育运动,人们还有其他控制体重的方法.然而,这并非一剂万灵药,因为一些人似乎天生比另一些人更习惯静止.
沙发土豆的实验
美国明尼苏达州梅奥医疗中心的内分泌学家詹姆斯·列文（James Levien）领导了这项实验.实验的目的是要弄清楚人体日常的活动所消耗的能量究竟在整个人体摄入和消耗的能量平衡中占有多么重要的地位.
6年前,列文的研究组第一次引入了一个关于日常能量消耗的概念——非体育运动能量消耗,简称NEAT.NEAT是指那些日常生活中人体运动所消耗的能量,包括,坐在椅子上所消耗的能量,站立、行走和说话时消耗的能量.根据定义,刻意而为的运动,例如打篮球、跑步和跳绳的能量消耗,都不属于NEAT.
列文的研究组征集了20个志愿者,其中10个人偏瘦,而另外10个人则是中等程度的肥胖.这些志愿者都在梅奥医疗中心工作,并且他们都自称是“沙发土豆”——在英语中,这个词的意思是不愿运动,喜欢静止的人,例如把大量时间用于坐在沙发前看电视.
虽说这些志愿者都不太喜欢运动,但是他们的肥胖程度却明显分为两类.是什么原因造成了他们出现体重的差别呢?列文的研究组决定要比较他们的 NEAT有什么不同.其中的窍门就是给这些志愿者穿上特制的内衣.这些内衣实际上是一套记录身体运动和姿势（坐立行走）的仪器,包括了传感器和计算机.而这种运动监测技术早先是用于战斗机的控制.
每隔半秒钟,这套内衣就会记录下志愿者的运动状态.志愿者几乎24小时穿着这套内衣.每天早晨,他们来到列文的实验室称量体重,并领取一套新的内衣.然后科学家从旧的内衣的计算机中下载前一天志愿者的运动数据.同时,科学家还给志愿者提供了热量确定的饮食——志愿者在实验期间不允许私自进食,因为这样会导致科学家不清楚志愿者一天到底摄入了多少热量.
经过连续10天的测试,科学家发现了胖瘦不同的两组实验志愿者行为上的不同.平均起来,较胖的“沙发土豆”比较瘦的每天多坐了150分钟.显然,坐在椅子上比站立消耗的能量少得多.由于“沙发土豆”们在实验期间摄入的热量被科学家严格控制,“我们的研究显示出人们日常活动中消耗的能量在肥胖问题上的重要性远比我们此前想象的更加重要,”列文说.此外,他们发现,如果胖的“沙发土豆”像瘦的那样进行日常活动,那么每天他们就会多消耗350千卡的能量（约合147万焦耳,可以供一个60瓦的电灯工作将近7个小时）,这样坚持一年,他们就可能减少15公斤的脂肪.这项研究成果发表在了1月28的《科学》杂志上.
吝啬的问题
人们通常都会有这样一种印象,如果不常进行体育锻炼、又吃了很多高脂肪高热量的食物（通常被称作“垃圾食品）,那么一个人就会长胖.的确,如果每天都跑上30公里,那么身体确实不会变得肥胖.但是这种有点极端的控制体重的方法并不现实：大多数人没有时间每天进行锻炼,或者没有锻炼的场地.
而每天跑很多路——与今天生活在城市的人们相比,也许徒步运动10公里,就是一个天文数字了——或者吃很少的食物,正是我们的祖先在数万年前的生活方式.那时候的人类为了捕猎动物、采集植物作为食物,生活得比现代人艰难.他们没有超级市场,也没有快餐店.糖、盐、西红柿酱这样的佐料在石器时代是奢侈品.这种早期的“贫困”生涯造就了人类对于这类食物的特别偏好.当这些食物的供应不再成问题的时候,人们不可避免的会吃下更多食物.
有资格觉得肥肉不利健康,这样的人类历史还很短
1960年代,密歇根大学的詹姆斯·尼尔（James Neel）教授提出了一个有趣的理论：我们人类有一些基因（当然是遗传自我们的祖先）让我们在掌管能量收支的时候变得非常吝啬,换句话说,只要有可能,人体就会倾向于把能量用脂肪的形式储存起来.对于那些住在山洞里、过着半饥不饱生活的人类祖先们,拥有这样一种能量“战略储备”很显然具有生存上的优势.
自从第二次世界大战之后,农业产量得到了很大的提高.在欧美发达国家,食物是廉价而容易买到的.除了撒哈拉以南的非洲,在很多发展中国家,吃饱肚子也不是一件稀罕事了.但是人类进化出的“节约”本性却仍然存在.例如,在过去的数十年中,肥胖已经在美国流行了起来.根据2000年的调查结果,有大约64%的美国人（按照医学标准）属于超重或者肥胖.
肥胖不仅仅是一个容貌的问题,它可能导致的疾病可以开列一个长长的单子,其中包括高血压、心脏病、糖尿病和中风等等.美国每年花在减肥或者治疗肥胖引起的疾病上面的费用高达数百亿美元.
静止的天性
然而,解决肥胖问题不能仅仅依靠一句“少吃点”的告诫.实际上,科学家仍然不完全清楚导致现代社会肥胖流行的主要原因.食品的供应丰富了,同时人类的活动量也在减少,到底哪个因素对肥胖的流行更重要?例如,在1980年代的英国,尽管平均能量摄入量下降了,可是肥胖的人群却增加了一倍.“这说明,就肥胖的病因而言,现代不活动的生活方式至少和饮食因素一样重要,”普宁顿生物医学研究中心的Eric Ravussin在同一期《科学》杂志上评论说.
人体需要吃下食物以获取能量,正如飞机需要燃料才能飞行.每天我们从食物中获得的能量有50%到70%被用于维持身体基本的机能,例如氧气的获取和运输,细胞的新陈代谢.这一部分能量份额大致是固定的.另外,人体还要把一部分能量用于保持体温.当然,由于人类使用保暖的衣服,这一部分能量大约只占10%.
剩下的20%到40%的能量消耗属于不确定的支出.它包括有计划的体育运动,以及非体育运动能量消耗,也就是列文所研究的NEAT.如果每天人体摄入的能量和消耗的能量相同,那么人的体重就基本保持不变.然而,如果每天都会有一个小小的能量盈余,例如数十千卡的能量,那么一年之后人体就可能多出几公斤脂肪.
NEAT：非体育运动的能量消耗,是减轻体重的根本
列文的研究表明胖的“沙发土豆”比瘦的每天少消耗350千卡的能量.那么如果他们的体重改变了,还会保持原来的运动习惯吗?列文的研究组进行了进一步的试验.他们用两个月时间调整了这些“沙发土豆”的体重,胖的每天减少1000千卡的能量摄入,瘦的每天增加1000千卡.两个月过后,两组“沙发土豆”分别增加和减少了数公斤体重.随后,科学家又跟踪监视了他们10天的活动.结果发现,他们并没有改变运动习惯.变胖的一组并没有因为体重的增加而更愿意坐下,而变瘦的一组也没有因为体重减少而更乐意站起来活动.这表明,这些人的活动习惯在生物学上是确定的.
列文认为,这种活动习惯的确定性很可能反映了不同的大脑的化学差异,而这种差异归根到底可能是由某种基因控制的.这些基因可能让人们更倾向于上窜下跳或者安静地坐在沙发上.“这为NEAT是由遗传决定的,提供了间接的证据”, Ravussin说.
但是NEAT的高低取决于遗传因素也带来了一个问题.如果一个人天生更倾向于静止,也就是更低的NEAT,那么通过改变这种天性,从而达到控制体重的方法似乎不太现实.但是列文对掀起一场“NEAT革命”持乐观态度,“这完全是可行的,因为我们做这种（日常）运动不需要特别的器械和大的场地.与跑马拉松相比,（增加）NEAT是每个人都能做到的.”也许,控制体重的第一步就是扔掉沙发上的电视遥控器.
现代生物医学进展杂志（十）
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本文来源：http://www.zhuodaoren.com/jieri928970/
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