当代科学六大悬案

第一悬案——宇宙生命何处觅。 在宇宙中寻找地球外生命的根据是什么？ 一般来说,有这样一方面的理由：第一,与生命产生相关的物质,如氨基酸、有机分子、甲烷……在陨石、彗星、太阳系以外的广阔空间都已有发现,尤其是宇宙空间有机分子的发现,     

探测优化“智”取为上——北京大学化学学院赵新生教授

科学的发展已经可以让人们在单分子水平上研究生物世界,尤其是为了充分了解生命活动的本质,有必要在单分子层面上对生命活动进行研究,单分子探测就是这样一门技术。它是指在单分子水平上,研究分子的运动、分布、以及与其他分子的相互作用,直接观测单个分子的性质可以揭示出因大量分子系综平均而抹去的隐蔽信息。有时,这样的信息正是认识生命活动的本质所必需的。     

是什么为我们的生命负责？

是什么在为我们的生命负责？是生物大分子。生物大分子是指生命体内一些组织结构复杂的高分子，它们是生命活动的主要物质基础，从细菌到动植物等一切生命，都由生物大分子主宰，可以说，生命的本质归根结底在于生物在分子水平上的微观运动。生物大分子的主要类型有蛋白质、核酸（包括DNA和RNA）、多糖类、脂类，其中又以蛋白质特别重要。 “看清”它们的真面目曾经是科学家的梦想，如今这一梦想已成为现实。2002年诺贝尔化学奖表彰的就是这一领域的两项成果。生物分子革命性的解析法 在过去几年中，越来越多的生物有机体的基…     

生命的本质是什么

生命的本质就是生命形成的主要基本原理,基本原理有两个:第一个是生命物质从非平衡和相对平衡运转,第二个是按内藏生命信息行动。组成生命机体的一些元素、离子、分子以及某些功能结构和功能器官都在这两个基本原理支配下起着各自的生理功能作用。     

水,不可思议的物质

生命无时无刻不与水有关,细胞的大部分组成是水,其中各种蛋白质与组成生命的物质都在其中,并依靠水为载体进行物质、能量的交换与链接。水是生命之源,它使没有生命的星球诞生了生命的基本单元:蛋白质。细胞的大部分组成成分是水,不提别的,光是成人身体就含65%的水。人在出生之前,受精卵细胞中97%是水,即使之后随着人的生长,这个比例会有所降低,但临终前水仍占到人体体重的50%。在所有的已知液体物质中,水是被人们研究得最多,而了解得最少的物质。直到今天,我们还无法解释为什么4℃时的水比2℃时密度要大。先前认为水是由一个一个化学式为H_2O的分子组成,但是现在科学家才发现,它实际上是由大大小小的分子团组成,因此,水才有我们所不知道的诸多特性:在0℃以下还保持液态的过冷水,-110℃下成为极端黏滞的玻璃水,在500℃才会发生汽化的聚合水……一种我们再熟悉不过的物质竟然有如此多的未知。     

生命能否由RNA主导?

正如果我们发现在宇宙中其他地方有生命,并且它们的基本单元是RNA的话,我们不应该感到惊讶。我们都知道,DNA是生命的基础,今天的生命世界是以DNA为核心的世界。可是现代研究表明,地球上早期的生命分子是RNA先出现,之后才是DNA。而且这些早期的RNA分子同时拥有如同DNA的遗传讯息储存功能、如蛋白质般的催化能力,一起支持了早期的细胞或前细胞生命的运作。     

现代生物工程学的今天和明天

近年来,由于生物学领域大量引入物理学、化学、数学等学科的新概念、新技术,由宏观到微观,由细胞、细胞器水平到分子水平,由对物质的定性到定量等等,人们研究生命活动的工作越来越深入。从而,生物工程学成为自然科学中最引人入胜的知识领域。从目前看,生物工程学主要内容包括有以下四个领域:     

探索精微奥秘，做核酸纳米世界的“工程师”——记上海交通大学医学院分子医学研究院研究员杨洋

<正>核酸,是脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）的总称,被认为是生命的最基本物质之一。自从19世纪末被发现以来,关于核酸的发现和研究,已经为人类破解生命的奥秘打开了一扇门;而在上海交通大学医学院分子医学研究院研究员杨洋眼中,这些记录着庞大生命遗传信息的生物聚合物,还有另外的“用武之地”——基于其分子识别和自组装功能,以及优异的可编程性、良好的生物相容性等优点,核酸可以被视作一种精巧的分子信息材料或基础的分子砌块,通过精确组装能衍生出很多自然界不存在的形态。     

信息迷宫

物质、能量、信息是构成世界的三大支柱。没有物质,生命也就不存在了;没有能量,生命也无从维持;但没有信息呢?我们的世界将一片死寂。也许,人类会发现,宇宙的历史,并不是物质运动的历史,而是信息流动的历史。     

生命科学的发展与当前的重要研究问题

生命科学的发展可大致划分为描述生命、认识生命、改造生命、 创造生命、把握生命5个阶段。在生命科学研究的4个层次，即群体水平、个体水平、细胞\\r 水平、分子水平上，研究蛋白质间形成的多聚体及其蛋白质间的相互作用对阐明生命的奥秘 具有重要意义。简要说明了生命活动过程中的信息流问题，以及基因组计划实施以来研究 生命起源与进化中的问题。     

化学反应是“一触即发”吗?

化学反应就是将一些物质转变为另一些物质,它无时无刻、随时随地存在于自然界。若没有化学变化,我们赖以生存的地球仍将是一个无生命的行星。人体就是一个复杂的反应器,将食物转变为维系生命所需的营养物质。     

植物多糖生物学活性的研究进展

正多糖广泛存在于动植物体内和微生物的细胞壁中,结合了脂类与蛋白质,是一类重要的信息分子。多糖主要分为植物多糖、动物多糖和微生物多糖等几类。从前植物多糖只被看成是一种生命组织物质和能量物质,经后来科学研究发现,多糖及糖复合物参与和介导了细胞的各种生命现象的调节,具有广泛的生物学作用。除作为植物体内重要的营养物质,植物多糖还参与了细胞识别、物质运输和机体免疫调节等生命活动。多糖来源广泛,可通过化学手     

图解生命

地球上的所有生命都由细胞构成．细胞由分子构成。然而神奇的分子世界是纳米数量级的．我们很难直接观看到一个活体生命中的分子。虽然并不奢望过早地看到质子对撞的直播,但人类从很早便开始想象构成人体无数分子、细胞的形态及其运行状态,期待着能够以一种“通俗”抑或”真实”的方式观察它们。     

垃圾袋中的生命

大约40亿年前,在地球的某个地方,一系列的分子反应撞开了一扇大门,于是,生命从非生命的牢笼中走了出来。目前科学界流行的生命起源故事是这样的:在早期地球表面的有机浓汤中,复杂的有机成分偶然地组合在一起,这些前生命物质的合成最终达到了一个临界点,使得这些有机分子最终能够复制它们自身,生命就此诞生了。1953年,美国的斯坦利·米勒通过电击试管中的氢气、甲烷、氨气和水,在实验室中制造出了氨基酸。这是生命起源于原始浓汤理论的第一个有力证据。根据这个实验生物学家猜测,既然氨基酸能够从原始的成分中合成,那么只要给予早期浓汤足够…     

软物质物理：新的前沿学科

软物质(soft matter)或称软凝聚态物质(soft condensed matter)是指处于固体和理想流体之间的物质。软物质一般由大分子或基团(固、液、气)组成，如液晶、聚合物、胶体、双亲分子、泡沫、颗粒物质、生命体系等，在自然界、生命体、日常生活和生产中广泛存在。生物体基本上由软物质组成，如细胞、体液、膜、蛋白等；液晶、高分子聚合物、泡沫等在技术和生产中已广泛应用。     

奇妙的的氨基酸——生命中手性氨基酸及其研究意义

氨基酸作为生命物质的一种基本组成,它具有奇妙的特性:其一,在氨基酸分子中既含有呈酸性的羧基(—COOH)、又含有呈碱性的氨基(—NH_2),这样的物质组成可使其溶液能在一定范围内自动调节酸碱度;其二,氨基酸还有更奇妙、更重要的特性——手性,使得生命得以发生、发展。一方面,生命中的氨基酸主要是左手(L—)氨基酸;另一方面,越来越多地在各种生物、在同一生物的不同器官、在个体不同发育阶段、在人类许多食物中,都发现D—氨基酸及其衍生物。研究表明,     

分子生态学——生命科学领域的新学科

分子生态学是应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制的科学。它是生态学与分子生物学相互渗透而形成的一门新兴交叉学科,其研究内容包括种群在分子水平的遗传多样性及遗传结构,生物器官变异的分子机制、生物体内有机大分子对环境因子变化的响应、生物大分子结构、功能演变与环境长期变化的关系以及其它生命层次生态现象的分子机理等。分子生态学的理论和方法对传统学科有巨大的促进作用,同时,对解决诸如转基因、克隆技术应用中的生态安全、环境与人类健康等重大问题将产生深刻的影响。     

物质的另一种形态——场

<正> 当我们打开收音机时,虽电台相隔遥远,但可马上听到播出的声音。面对面的说话声是靠空气传送,而这远处电台的播音又是靠什么传送的呢?又为什么传送的这么快呢? 这传送电台播音的是电波,也就是电磁场。气体是物质,电磁场同样是物质,只不过它不像气体那样是由分子、原子构成,易被人体感觉到的实实在在的物质——实物,而是另一种不易被人体感觉到的物质——物质的另一特殊形态——场。 现在我们巳知,组成宇宙万物的物质有两种形态:一种是实物,另一种就是场。实物小至分子、原子以及其更小的组成颗粒,大到星球、星系、各种宇宙星体,都是实物;对场,一般人则比较     

生命起源之谜 彗星潜藏氨基酸“轰炸”地球

腾讯科技讯（Everett／编译）据国外媒体报道,科学家近日发现彗星“轰炸”地球时产生的冲击波可能有助于蛋白质分子的合成,为生命的诞生搭建了舞台。宇宙中流窜的彗星、巨型冰封雪球以及尘埃,是目前已知的能携带有机化学物质和水分的天体,它们为早期地球带来了生命诞生所需要的物质条件。然而,在数十亿年前的地球,还是个贫瘠、荒凉的星球,是什么机制导致了第一个生命的诞生仍然是个未解之谜。     

基因工程法改造生物遗传物质的一个范例

人类从衣食住行各个角度利用生物在历史上由来已久了。可是早先的利用只是被动的,后来随着人类逐步认识了生物和生命的本质后才发展到主动地利用生物。本世纪初期,人们尚没有搞清楚生物为什么能自我更新、遗传物质是蛋白质还是核酸。一直到本世纪四十年代以至五十年代,生命科学的研究进入分子水平,揭示了生命的奥秘,并证实了遗传物质就是脱氧核糖核酸(简称DNA)。此后出现了从DNA水平去改造生物的遗传性状,就形成了重组DNA技术(DNA recombination),也就是所谓基因工程(genetic engineering)。基因工程这个新技术可以按人类意愿设计改造生物的遗传物质,使生物更好地为人类产生有用物质而为人类服务。