生物电子学进展

一、新兴的交叉学科电子学自问世以来就逐步渗透、深入到各个学科,成为学科发展的主要支柱。50年代起,电子学广泛应用于医学和生物学领域,使生物医学电子学这样一个交叉学科应运而生。它使医学、生物学获得了定量研究的手段,产生了深远的影响。在生物医学电子学发展的早期阶段,主要是利用电子学理论和技术研制适合生物学和医学应用的电子仪器、仪表。随着信息科学和电子技术的迅速发展,随着人们对生物学研究的不断深入,电子学和生物学、医学之间的交叉和渗透不断向更高的层次发展,展开了对生物体本身信息系统和电磁现象的研究,开拓了两个崭新的领域。     

生物效应的预测

在人类社会发展的现阶段(这一阶段就是人类严重地干扰了自然环境),有关生命本质、生物体及周围环境各种因素的激烈相互作用等方面的知识,具有十分重要的意义。实际上人类活动中所有涉及物质生产、自然科学或者人类与周围环境相互作用的领域里,都有必要对生物的效应进行评估。本文我们拟就预测和初步评估物理和化学因素     

生物电子学

结合生物工艺学与电子学的生物电子学,被称为时代的“明星”。它同神经科学与有机合成化学的发展领域有极大关系。但它是以什么为目标的科学?它的研究对象是什么呢?正象人类对人脑的研究一样,生物电子学的研究肯定会有不小的起伏。     

低温生物学与冷冻医学

低温生物学和冷冻医学是现代制冷学科的一个重要分支,它是近年来在我国发展很快的一门新生科学,从人类最早接触到“冷”这一自然现象到人们能合理应用.从此形成一门科学.这在国际上也是近代的事情. 冷冻在生物学和医学上有两种截然不同的作用:(1)维持细胞生命,以便达长期贮存细胞、组织器官、乃至整个生物体;(2)促进细胞坏死的破坏作用,以治疗疾病.     

一门新兴的交叉天文学科——“天地生”

近代科学的发展已经有近百年的历史了,但最初每一门学科的研究几乎都是封闭单一的.随着科学的发展和深入,人们逐渐发现很多学科并不是孤立的,它们之间都存在一定影响和物质能量交换的关系.浩瀚的宇宙用斑斓绚丽的星烁展示着它的恢宏气势,它那无穷的能量和运动也同时在影响着地球和人类的健康.所谓"天地生"这门学科,既是在现代科学发展基础上将天文、地球、生物作为一个相互联系、相互作用的整体进行多学科的综合研究,它包含有天文地质学、天文地震学、天文气象学、天文医学、历史自然学、灾害学、生物学等许多新兴的学科.     

类脂双层传感器和生物分子电子学

从本世纪60年代初起人们对类脂双层进行了广泛的研究。目前,平面的双层类脂膜(缩写为BLM)与球状的类脂双层即脂质体一起在经过适当修饰后已是生物膜的最佳模型。近来,微电子学的进展和人们对包括BLM在内的超薄有机膜的兴趣已导致生物传感器的发展,从而在化学、电子学以及生物学等学科的交叉处产生了一个新的研究领域:生物分子电子学。这个激动人心的新科技领域是发展新的半导体后电子技术即其长期目标是分子计算机的分子电子学的一部分。当前的微电子学与未来的分子电子学之间的分界线为一微米。在一微米以下,经典的微电子学规律不再成立而量子力学的规律开始起作用。微电子学以半导体薄片为基础,而新型的分子电子学将以分子和原子本身的能力为基础。在分子电子学里有两个主要方向:(1)以分子和原子的性质为基础的分子电子学和(2)应用量子效应的纳电子学。人们预期这些新的领域将发展出比目前PC计算机线路要快10万倍的分子电子线路,在分子电子线路里,分子的信息加工能力将通过电子及其结构的变化来实现。在生物体里,蛋白酶的构     

有机化学——突破与展望（下）

超分子化学,即超越分子水平的化学,已经成为化学研究中最重要、最有活力的研究前沿之—,这个概念是由诺贝尔化学奖得主让-马里·莱恩（Jean-Marie Lehn）于1973年首次提出的.人们对于＂超分子化学＂这一概念的灵感最早可能源自生物大分子,例如蛋白质、脂类以及它们的相互作用.然而,它也具有高度的学科交叉性,因此它不仅吸引了化学家,也吸引了生物学家、环境科学家、工程学家、物理学家、理论学家、数学家,甚至很多其他领域的研究者也都为之着迷.事实上,在过去的二十年中,超分子化学已经得到了极大的发展.1987年诺贝尔化学奖颁发给莱恩、唐纳德·克拉姆（Donald Cram）和查尔斯·佩得森（Charles Pedersen）,他们开发并使用了多种高选择性和结构特异性的分子相互作用体系,这大大促进了超分子化学的发展.     

重新认识生物进化的根本原因

生物的进化,应当用辩证唯物主义为思想武器去研究,特别要从活的生物个体的物质运动去研究。反抗—调整是生物物质发展的基本运动模式,这种物质运动具有方向性,将促进生物个体向那一方面的发展。生物体总是针对环境的变化,增强自身对外界刺激的抵抗力,使之更能适应环境的变化。不同个体对外界刺激的抵抗力不同,同一个体不同时期抵抗力也不同。生物的“记忆”、习惯、本能、生物钟等,是生物物质“运动惯性”的结果。生物体对外界环境的反抗,生物物质的“运动惯性”及其不同量与质的变化,精、卵细胞各自的运动规律等,都对后代有影响,它们都是遗传因素。     

电子技术的发展

电子技术是无线电技术和电子学两门有密切关系的学科的总称(它们也常常被合称为无线电电子学或简称为电子学)。它是20世纪中发展最迅速的技术科学之一。人们常常把它与原子能和火箭技术井列为现代几个主要的尖端技术。它们对于国民经济和国防建设都有重大的作用。但是从应用的广泛性来说,电子技术是其他尖端技术所难以比拟的。它可以普逼地使生产和科学实验的效率提高。对我国来说,它是促进四个现代化的一个重要技术基础。科学技术的发展决定于人类社会生产斗争和阶级斗争的需要。无线电的发明是由于人类对于改进通信方法有迫切的要求。通信就是讯息传递。在有线电报和电话以前,除     

光子学视角分析自然界中的生物结构色彩美

自然界中很多生物体呈现出五彩缤纷的生物结构色彩, 这是由于生物体的物理亚显微结构使光发生干涉、衍射或散射的光学效果, 是天然的光子晶体结构. 本文在生物结构实体测量与文献综合调研基础上, 归纳分析了蝴蝶翅色、鸟类羽色、欧泊宝石、贝类壳层、甲虫体壁等一些生物色彩形成的内因机制, 并分析了某些生物结构有利于自体生存的生理功能. 通过对自然界中某些生物结构色、形成机理及其应用研究, 可促进有利于人们生产生活的仿生科学技术的发展, 对制备新型光子晶体结构以及新型功能光子元件提供新思路.     

当数字成为生物时——可能改变未来世界的惊人发现

科里斯·阿亚米是美国加州大学计算机系的教授.8年前,他想让计算机程序在特定的环境中进化出添加的本领.于是,他制造了一些低级的数字生物,并定期给它们输入数字.刚开始,它们"傻乎乎"的,没有任何反应,但引人注意的是,数字生物每复制一次,它的指令链上的某个指令就有一次产生突变的机会.有这些突变,会使生物体以同样简单的方式加工其中的某个数字,比如某个生物体可能会生成阅读某个数字和产生相同数字的能力.这就是科学家对数字生物具有智能进化的最早发现.     

试论生物和人体的圆形结构规律

自然界的各种生物,特别是高等生物和人体,都是结构非常复杂的有机体。各种生物千姿百态,生活在各种不同的环境中,然而,生命——新陈代谢,却是它们的共同特征。生命的最基本的过程是吸收营养物质、排出废物和繁殖后代,这个过程随着生物的进化发展,越来越复杂,越来越精细,发展到高等动物乃至人类,达到了极其完善的地步,与此同时,生物体的构形通过进化规律和各种自然力(如压力,重力、摩擦力、阻力、应力、……)的筛选,也实现了最优化——圆形结构。     

中国人体环节参数研究

《中国人体环节参数研究》一文所提供的数据为我国第一份人体环节参数数据,它填补了我国这方面研究的空白。文章所提供的数据必将大大促进我国“人-机-环境”系统工程学和人体运动生物力学等学科的发展。     

为薛定谔辩护的三封信

第一封信:薛定谔的熵和生物体先生: 佩鲁兹对于玻尔兹曼和薛定谔的负熵和生物体的论点的看法,可能是不正确的。让我们考察一下一个由生物体构成的孤立系统。生物体是一个开放系统,与其外界环境进行着大量的能量交换。它是在熵近乎恒定的不变状态下维持自身的。鉴于这种孤立系统并非处在平衡态,其总熵必然随着时间而增加,所以生物体必定会不断地把正熵转递到其周围环境中;换句话说,生物体一定是负熵的藏身之所。对这种熵流给以生动形象化的表达,就说成生物体靠食负熵为生。     

半导体材料研究的进展(一)

一百多年前,人们把一类电阻率介于金属和绝缘体之间的物质称作半导体.那时分类的依据并不严格,对这类物质的应用前景也很模糊.在三十年代,量子力学被应用到固体现象后,对半导体才有较严格的了解.四十年代末,用锗制作的晶体管试验成功,电子学学科开始发生了深刻的变革,半导体科学技术得到了广泛应用.近二十多年来,半导体科学技术有了巨大的发展,同时逐步形成了半导体材料研究这样一个综合的半导体研究领域.它包括物理、化     

神奇的荧光蛋白

在黑暗的深海中,常常可以看到一些通体透明而且会发光的生物。有科学家把发光水母中的绿色荧光蛋白质基因提取出来,把它转移到其他生物体内,让原本不发光的生物体也能发光。转基因荧光生物不仅是为了让人们能够拥有奇特的宠物,更是为了研究生物体的组织和细胞究竟是如何工作的,这对揭示生命的奥秘、开发环境保护新方法、研究疾病的机理和开发新药等具有重要的意义。     

中国实验动物学科发展的关键问题与对策的思考

<正>实验动物学是一门新兴交叉学科,它集成生物学、兽医学、生物工程、医学、药学、生物医学工程等学科的理论和方法,以实验动物和动物实验技术为研究对象,为相关学科发展提供系统性生物学材料和相关技术.实验动物学科产生的实验动物、动物模型、生物信息、动物实验技术、动物实验设备等,是     

我国古代的声学(一)

声音在人类生括中具有特别重要的意义.只要看看语言在人类进化和整个人类历史的以及现实的活动中所起的作用,就足以证明这一点.研究一切声音现象的物理学,就是声学.它是物理学中最早发展的一门,也是一门边缘学科.它和诸如语言学、建筑学、音乐学和电子学等等有广泛的联系.我国古代在声学方面有丰富的文化典籍,有许多卓越的发现、发明和经验总结,有些还是属于世界前列.这些都充分证明“中国是世界文明发达最早的国家之一.”     

生物医学大数据的现状与展望

生物医学是一门新兴的前沿交叉学科,它综合了医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来.近年来随着先进仪器装备与信息技术等越来越广泛和深入的整合到生物技术中来,生物医学研究中越来越频繁的涉及到大数据存储和分析等信息技术.大数据时代的来临对生物医学研究产生了重大影响.其中,一个重要发展趋势就是由假设驱动向数据驱动的转变.数十年来分子生物学水平上的实验目的是获得结论或者是提出一种新的假设,而现在基于海量生物医学大数据,可以对海量数据的研究来探索其中的规律,直接提出假设或得出可靠的结论.随着先进的生物分析技术的不断推出和更新,生物医学数据迅速积累.基于此类大数据一些以往不能解决的问题将有望解决,同时相关生物医学研究的新问题也层出不穷.生物医学相关的大数据技术和相关应用主要包括:基于高通量测序的个性化基因组、转录组和蛋白组研究,单细胞水平基因型和表型研究,人类健康相关微生物群落研究,生物医学图像研究等.相关生物医学大数据分析任务均具有着数据密集和计算密集的双密集性特点.要充分地利用这些大数据解决一系列生物医学问题,迫切需要高通量、高效率、高准确性的生物信息存储和分析策略.本文总结和回顾生物医学大数据的生成、管理和分析相关的一系列问题,其中重点讨论人体微生物群落、单细胞表型和基因型、生物医学图像等新近出现的生物医学大数据形式,以及相关数据分析和应用前景等.基于目前生物医学大数据的现状我们可以发现,生物医学大数据的研究正处于蓄势待发状态:适应于生物医学大数据的软硬件平台、大数据存储、大数据分析挖掘等方法等还不成熟,制约着生物大数据的研究.然而一旦相关研究获得突破并有所优化和应用,将会全方位地支撑生物医学大数据的深入解构;进而有助于对医学现象的趋势分析和预测,服务于相关的遗传疾病研究、公共卫生监控、医疗与医药开发等广泛生物医学应用.     

生物化学的发展

一引言生物化学的任务是深入了解构成生物体的物质以及由生物体所产生的物质的化学组成、结构和功能,并且从这些物质在生物体内的变化以及这些变化中的能量关系来阐明生命现象,如生长、发育、运动、适应、遗传、变异等的实质。生物化学是一门比较年青的学科,它只是在二十世纪内才逐渐成长为一门独立的学科,但是短短的几十年以来,发展非常迅速,现在已经成为自然科学中最引人注意的学科之一。造成生物化学迅速发展的原因是,一方面生物化学与医学以及某些工业、农业和国防部门有密切关系,在这些部门的