根据你所学的知识，简要举例说明生物学的新进展
计算生物学最新进展
作者: 来源:上海分院 发布者: 刘斌 类别:新闻扫描 日期: 2005-08-31 今日/总浏览: 8/6352
东方科技论坛第60次学术研讨会于2005年7月2～3日在上海沪杏科技图书馆举行。本次论坛由上海生物信息技术研究中心与复旦大学生命科学学院共同承办，论坛主题为"计算生物学最新进展"。中科院上海生命科学研究院赵国屏研究员和新加坡国立大学计算科学系陈宇综教授共同主持了会议。
一、会议背景
随着人类基因组计划的实施和深入，生物学数据积累出现了前所未有的飞跃。不仅数据量呈指数级增长，而且，数据的本质出现了从生理生化数据向遗传信息飞跃以及进一步向遗传与结构功能相互关系信息的飞跃。这种科学数据的急速海量积累，在人类的科学研究历史中是空前的。如何从这些海量的生物学数据中提取有用的知识，成为了对当前生物学家、数学家、计算机专家等的巨大挑战。由此引出了一门新兴学科：计算生物学。计算生物学是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术，用于生物学研究的一门学科。计算生物学正在成为现代生物学研究的核心方法之一，它们的重要性和复杂性在当前生物学数据量的不断增长中日益得以显示，要回答的问题越是复杂就越显得尤为突出，使得计算生物学成为当今生命科学最具活力的新兴前沿学科之一。计算生物学运用大规模高效的理论模型和数值计算来识别基因组序列中代表蛋白质的编码区，破译隐藏在核酸序列中的遗传语言规律；直接从蛋白质序列预测蛋白质三维结构以及动力学特征，研究生物大分子结构与功能的关系、生物大分子之间相互作用以及生物大分子与配体的相互作用，促进蛋白质工程、蛋白质设计和计算机辅助药物设计的发展；同时，归纳、整理与基因组遗传语言信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，模拟生命体内的信息流过程，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律，使从基因组科学新视角来探究人类健康和疾病各个方面，将人类基因组计划的成功转化为医学领域的进步成为可能。
运用计算生物学，科学家们有望鉴定基因和途径在健康和疾病中的角色，挖掘它们与环境因素之间的关系；发展、评价以及应用以基因组为基础的诊断方法来预测对疾病的易感性，预测药物反应，疾病的早期诊断标记，疾病在分子水平上的发展机制；应用基因组和代谢通路的知识，通过分子模拟等方法进行计算机辅助药物设计，缩短新药开发周期，从而开发有效的、新的疾病治疗方法；发展基于基因组的工具来改善大众的健康状况，从而促进人类基因组计划造福于人类。
当前，计算生物学在国际上受到高度重视。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health，NIH)是世界上从事生命科学研究最重要的研究机构，它的年度预算占了美国政府科学投入的60％左右。在人类基因组计划的完成和后基因组时代的到来之际，NIH经过与来自美国学术机构、政府部门和私人团体的300多名生物医学权威人士长达一年多时间的一系列讨论，于2003年形成了一个通向生命科学未来的"中长期发展规划"--国立卫生研究院路线图（NIH Roadmap）。NIH路线图中启动了一个"生物信息学和计算生物学"计划，希望通过这个项目的实施而铺设一条通向生命科学未来的"信息高速公路"。该项目计划从2004年开始，建立数个"国立生物医学计算中心"（National Centers for Biomedical Computing），以便开发相关软件和数据管理工具。2003年，NIH下属的国家人类基因组研究所（The National Human Genome Research Institute，NHGRI）负责人在Nature上发表了题为"基因组学研究前景展望"的文章。文章中所述的基因组研究展望来自上百位科学家和社会公众，举行了十几场讨论会和无数的与个人之间的探讨，历经近两年的热烈讨论。文章将对基因组研究的展望分为三个主题和六个横切面，三个主题是：基因组学与生物学、基因组学与健康和基因组学与社会；六个横切面是：资源、技术发展、计算生物学、培训、伦理法律和社会应用,以及教育。六个重要横切面与所有三个主题相关，而计算生物学是重要要成分之一。
在国内，我国国家自然科学基金委员会将计算生物学作为重点资助的研究方向之一。对于将生物医药产业作为重点发展高科技产业的上海市，对计算生物学研究更是高度重视。2002年，中科院上海药物研究所与美国SGI计算机公司联合建立的计算生物学实验室在上海药物所揭牌成立。中科院和德国最大的研究机构-马克斯·普朗克学院合作，筹划在上海合作开展计算生物学研究，且于2004年6月在中科院上海生命科学研究院举行了计算生物学研究所成立筹备会。IBM是全球唯一一家能够将其专业研究技术应用于计算生物学、并行计算的公司。2002年，IBM与上海生物信息技术研究中心以及英国InforSense公司一起，合作建立了高性能的生物科学研究实验室，合作进行计算生物学方面的研究和开发。因而，在上海举行计算生物学学术研讨会，将促进我市和我国对计算生物学这一前沿研究领域的更好发展，并对我市生物医药学产业的发展起到积极的推动作用。
由于分子模拟和计算机辅助药物设计是当前计算生物学中的热点问题，又是计算生物学与生物医药产业结合最紧密的方向，计算生物学在这些方面取得的进展将直接推动生物医药产业的发展，因此，本次会议将生物大分子计算模拟,计算机辅助药物设计和计算生物学的发展及未来方向作为中心议题。
20世纪70年代以来，生物科学的新进展，新成就如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。下面仅通过生物工程和生态学方面的几个实例来说明。
生物工程方面 生物工程（也叫生物技术）是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术。也就是说，它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生物工程在近些年来迅猛发展，硕果累累。
生物工程在医药方面有着广泛的应用。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的，这样的疫苗生产周期长，产量低，价格昂贵。现在，采用生物工程的方法，将乙肝病毒中的有关基因分离出来，引人细菌的细胞中，再采用发酵的方法，或者引人哺乳动物的细胞中，再采用细胞培养的方法，就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗。我国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场，在预防乙型肝炎中发挥了重要作用。除乙肝疫苗以外，还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世。我们知道，人类的许多疾病都与基因有关。在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗，是科学家们正在探求的另一个重大课题。为了弄清人类约10万个基因的结构和功能，美国从1988年开始实施“人类基因组计划”，目前这项研究已经成为国际间合作的一项重大科研课题。
生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人，1988年，我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因，并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新系，1989年，我国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中，培育成转基因鲤鱼。与非转基因鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速度明显加快，1993年，我国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种，与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，平均每公顷增产15％，1995年，我国科学家将某种细菌的抗虫基因导人棉花，培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花新品种。
生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。
生态学方面 生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学。20世纪60年代以来，人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。要解决这些问题，都离不开生态学。因此，生态学的研究受到高度重视，并且取得了显著的进展。生态系统的能量流动和物质循环的基本原理，已经成为人类谋求与大自然和谐共处、实现社会和经济可持续发展的理论基础；运用生态学原理，我国推行生态农业的建设，已经取得了令人瞩目的成就，涌现了一批生态村、生态农场和生态林场，为实现农业的可持续发展积累了经验。例如，安徽省颖上县小张庄，从前是个穷地方，生态环境恶劣，旱涝灾害频繁，农业结构单一，粮食产量很低。70年代中期，小张庄开始进行生态农业的建设，整治土地，兴修水利，大力营造防护林，使当地生态环境得到了明显改善。小张庄在大力发展种植业和林业的同时，还利用当地的饲草资源和鱼塘，大力发展养殖业。养殖业为农田提供了大量的有机肥，从而改良了土壤。这个村还利用人畜粪便生产沼气，发展沼气能源。沼气池的渣液用来喂养鱼，塘泥肥田，从而建立起了良性循环的农业生态系统。
上面举例说明了20世纪70年代以来生物科学的新进展。当然，生物科学的新进展远不止这些。除了在生物工程和生态学领域以外，生物科学在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展，向人们展示出美好的前景。例如，脑科学的研究已经深入到分子水平，这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义，而且将为研究生物计算机提供理论基础。光合作用和生物固氮的研究，细胞生物学的研究，等等，也都获得一系列的成就，在21世纪将会有更大的发展。由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响，许多科学家都认为，生物科学将是21世纪领先的学科之一。
1、生物工程在医药方面有着广泛的应用。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的，这样的疫苗生产周期长，产量低，价格昂贵。
现在，采用生物工程的方法，将乙肝病毒中的有关基因分离出来，引人细菌的细胞中，再采用发酵的方法，或者引人哺乳动物的细胞中，再采用细胞培养的方法，就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗。
中国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场，在预防乙型肝炎中发挥了重要作用。除乙肝疫苗以外，还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世。
2、生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人，1988年，中国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因，并且将这种基因导人烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新系，1989年，中国科学家成功地将人的生长激素基因导人鲤鱼的受精卵中，培育成转基因鲤鱼。
3、生物工程在开发能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。
因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白色乳状的液体，经提炼就得到石油。
4、生态学方面生态学是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学。20世纪60年代以来，人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。要解决这些问题，都离不开生态学。因此，生态学的研究受到高度重视，并且取得了显著的进展。
扩展资料：
学科分支：
1、动物学领域
动物学-动物生理学-解剖学-胚胎学-神经生物学-发育生物学-昆虫学-行为学-组织学
2、植物学领域
植物学-植物病理学-藻类学-植物生理学
3、微生物学/免疫学领域
微生物学-免疫学-病毒学
4、生物化学领域
生物化学-蛋白质力学-糖类生化学-脂质生化学-代谢生化学
5、演化及生态学领域
生态学-生物分布学-系统分类学-古生物学-演化论-分类学-演化生物学
6、现代生物技术学领域
生物技术学-基因工程-酵素工程学-生物工程-代谢工程学-基因体学
7、细胞及分子生物学领域
分子生物学- 细胞学-遗传学
8、生物物理领域
生物物理学-结构生物学-生医光电学-医学工程
9、生物医学领域
感染性疾病-毒理学-放射生物学-癌生物学
10、生物信息领域
生物数学-仿生学-系统生物学
11、环境生物学领域
大气生物学-生物地理学-海洋生物学-淡水生物学
参考资料来源：百度百科-生物科学
答：伴随着生命科学的新突破，现代生物技术已经广泛地应用于工业、农牧业、医药、环保等方面，产生了巨大的经济和社会效益．例如：基因工程和克隆技术的发展．
在生物工程和生态学领域以外，生物科学在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展．例如，脑科学的研究已经深入到分子水平，这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义，而且将为研究生物计算机提供理论基础；光合作用和生物固氮的研究，细胞生物学的研究等等，也都获得一系列的成就，在21世纪将会有更大的发展．由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响，许多科学家都认为，生物科学将是21世纪领先的学科之一．
答：微生物鉴别方法——传统方法 在传统的分类鉴定中，微生物分类鉴定的主要依据是形态学特征、生理生化反应特征、生态学特征以及血清学反应、对噬菌体的敏感性等。在鉴定时，我们把这些依据作为鉴定项目，进行一系列的观察和鉴定工作。1、形态学特征 （1）细胞形态 在显微镜下观察细胞外形大小、形状、排列等，...
答：酒是用微生物发酵生产的 医院看病配的抗生素药物是微生物生产的 一般你吃的反季节蔬菜都是大棚技术种出来的 你的米饭是杂交技术获得的 你穿的衣服好多都是转基因棉花做的 说不定你家的菜油用的是转基因大豆 ……例子很多。
答：生物学方面的知识 85 谁能分别给我介绍介绍:生物仪器、生物医学传感器、生物信号处理、生物信息学、放射成像、医学成像的主要研究内容、技术、现状及以后的发展。尽量详细!谢谢!... 谁能分别给我介绍介绍:生物仪器、生物医学传感器、生物信号处理、生物信息学、放射成像、医学成像的主要研究内容、技术、现状及以后的...
答：79、 动物越高等,学习能力越强,越能适应复杂环境。同样,环境越复杂,要学习的行为越多。 80、 先天性行为有很大局限性,如果一种生物只有先天性行为而没有学习行为,就会被自然淘汰。 81、 对一个人来说,技能的训练和知识的学习是与大脑的发育阶段相适应的,一旦错过学习的关键时期就很难弥补。 82、 社会行为的...
答：1.生物有新陈代谢，非生物无；2．生物有应激性，非生物无；3．生物可自行运动，非生物不可；4．生物会生长和发育；5，生物会生殖和遗传；更加科学说法 根据《普通生物学》第2版（主编：陈阅增）的解释，非生物与生物的区别有八项，分别是 （一）化学成分的同一性 （二）严整有序的结构 （三）新...
答：（1）水影响植物的分布，在荒漠地区生长了少量需水少的耐旱的植物如沙棘，因此荒漠地区动植物种类稀少，是因为那儿缺少生物生长所需要的水，同时说明生物必须适应环境才能生存．（2）古诗“红豆生南国，春来发几枝”，描写了生物能进行生长（发育）和繁殖；谚语“螳螂捕蝉，黄雀在后．”，是描写的食物链...
答：细菌繁殖需要适宜的温度,所以把暂时不吃的饭菜放冰箱里保存
答：家鸽与其飞行生活相适应的结构特点为：前肢变成翼；体表被覆羽毛，具有保温作用；身体呈流线型，可以减少飞行时的阻力；双重呼吸，可以供给充足的氧气；有的骨中空，有的骨愈合；胸肌发达；直肠很短，粪便及时排出能减轻体重，．故答案为：（1）体形呈流线型；（2）胸肌特别发达；（3）被覆羽毛，前肢...
答：外星生物是指区别于地球生物以外的、存在于地球以外星球上的生命物质。包括最简单的构成生命的最基本的氨基酸、蛋白质，还包括一些在某些流星上发现的不知名细菌，甚至包括至今为止没有发现的外星人。人类为此进行了不懈的探索，并想象出外星生物的各种形象。
答：(1)人有一定的适宜温度，温度过高或过低都会让人不舒服，所以人们通过空调和暖气调节环境的温度。(2)光合作用是有机物的源头，而生产者(能光合制造有机物的生物)是生态系统里的主要成分！(3)高温让水中的溶解氧减少(就像煮过的可乐里面，气都跑光了一样)，会让鱼类缺氧。靠近水面的地方，溶解氧浓度...
