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对生物化学的看法(6篇)

来源: 时间:2024-06-03 手机浏览

对生物化学的看法篇1

在初中物理中涉及的物理方法很多,下面我分析一下一些常见物理方法。

一、控制变量法

当某物理现象与多个因素(变量)相关时,为探究该物理现象与某个因素之间的关系时,只改变这个因素,而控制其它因素不变,然后根据结果是否随变量改变,从而确定物理现象与该因素的相关性。这种研究问题的科学方法就是控制变量法。

控制变量法普遍应用于科学探究中,是物理方法中最重要的方法之一,它贯穿初中物理的始终。如:蒸发的快慢与哪些因素的有关;滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;液体压强与哪些因素有关;研究浮力大小与哪些因素有关;压力的作用效果与哪些因素有关;滑轮组的机械效率与哪些因素有关;动能、重力势能大小与哪些因素有关;导体的电阻与哪些因素有关;研究电阻一定、电流与电压的关系;研究电压一定、电流和电阻的关系;研究电流做功的多少跟哪些因素有关系;电流的热效应与哪些因素有关;研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等均应用了这种科学方法。

在利用控制变量法研究物理问题时,要强调了科学探究的过程,改变以前重结论、轻过程的教学方法,在老师的指导下,让学生领会控制变量法这一方法,同时学生的科学探究的素养不断得到提高,使学生学会学习。

二、归纳法

归纳法就是在已有的生活经验或大量的个别属性推理出一般属性的方法。几乎在所有的科学实验和原理的得出中,都用到了这种方法。

在使用归纳法时,为了能使得出的结论准确更具有普遍性,列举的事例或实验数据尽量多(不少于三次),并且要具有代表性。

三、类比法

物理是一门比较抽象的学科。有些物理量看不见、摸不着,学生很难理解,如果我们拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。化抽象为形象,学生理解起来就容易多了。如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成,水压使水管中形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时,在老师的引导下,联想到:水压迫使水沿着一定的方向流动,使水管中形成了水流;类似的,电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置;类似的,电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。

四、比较法(对比法)

当你想寻找两件事物的相同和不同之处,就需要用到比较法,可以进行比较的事物和物理量很多,对不同或有联系的两个对象进行比较,我们主要从中寻找它们的不同点和相同点,从而进一步揭示事物的本质属性。

利用比较法不仅加深了对物理规律的理解,而且能对物理概念有更清晰的认识。使学生们很快地记住它们。

五、等效替代法

在研究串、并联电路的总电阻时,当用一个电阻接入电路中产生的效果和电路中几个电阻产生的效果一样,则该电阻就可以称为这几个电阻的总电阻。利用等效替代法还可以测一未知电阻。

六、转换法

一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。如:空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它。

七、理想化物理模型

我们在学习光线的时候,光线是一束的,而且是看不见的,我们使用一条看的见的实线来表示就是将问题简化,利用了理想化模型;

在研究磁场时,引入磁感线来描述磁场,磁感线是不存在的一条线,但是我们为了便于研究磁场我们人为的引入了一条线,将我们研究的问题简化。

八、放大法

在有些实验中,实验的现象我们是能看到的,但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。比如音叉的振动很不容易观察,所以我们利用小泡沫球将其现象放大。观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭,装水,插上一个小玻璃管,将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。

九、累积法

在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候,我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100,这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的积累法。要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间,测量出导线的直径,均可用积累法来完成。

十、科学推理法

在从物理现象得出物理规律的过程中,经常会用到这一方法:

如:在进行牛顿第一定律的实验时,当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出,如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。

十一、比值定义法

就是当一个物理量与几个因素有关时,为了能定量的反映它们之间的关系,将这些因素通过比值来反映它们之间的关系。

学生要掌握科学方法不是一朝一夕的事情,教师要根据初中学生的特定年龄所具有的思维特征,遵循循序渐进的原则,要逐步渗透这些思想方法,由简单到复杂,让学生逐渐领会这一思想方法,掌握其中的要点,并且能准确将这一方法应用于新的科学探究学习中。

对生物化学的看法篇2

“人们蔑视辩证法事实上是不能不受惩罚的。人们可以对一切理论思维随便怎么样轻视,可是没有理论思维,人们就是两件自然界的事实也不能联系起来,或者对二者之间所存在的联系都不能了解。”这里从反面进一步论证了辩证法在指导具体科学发展中的重要性。其中的根本点在于如果忽略了辩证法的指导,就不可能得到正确的认识结果,这便是忽略辩证法要受到的必然惩罚。针对在自然科学研究中片面注重实证,忽视哲学指导和理论思维的倾向,恩格斯明确指出了哲学的重要性。其实,忽略哲学指导也是受某种哲学指导的结果,只不过这种哲学是形而上学的时髦哲学,而不是客观认识事物本身的辩证哲学。总体看来,本部分主要有《导言》、《〈反杜林论〉旧序、论辩证法》、《神灵世界中的自然科学》三篇论文和有关札记,主要在论述自然科学的发展基础上,提出自然辩证法,并指明它在全部自然科学研究中的指导地位,是全书论证的逻辑起点。“辩证法的规律就是从自然界以及人类社会的历史中概括出来的。辩证法的规律不是别的,正是历史发展的这两个方面和思维本身的最一般的规律。它们可以简化为下面三个规律:量转化为质和质转化为量的规律;对立的相互渗透的规律;否定的否定的规律。”辩证法是自然、社会和人类思维共同的规律,这个普遍规律存在于事物本身,可以被发现、概括乃至运用,但不能被推出、强加甚或否定,而马克思主义哲学,正是关于自然、社会和思维发展一般规律的科学,是唯物主义自然观和历史观的统一,也是唯物论和辩证法的统一。辩证法最基本的三个规律是质量互变规律、对立统一规律、否定之否定规律。其中对立统一规律坚持用矛盾分析法看待事物,揭示了事物变化发展的动力和源泉;质量互变规律把度作为事物量变与质变的分界线,揭示了事物变化发展的形式和状态;否定之否定规律从既部分吸收又合理超越的“扬弃”观念出发,揭示了事物变化发展的方向和道路。辩证法的这三个规律,已经被黑格尔进行过详细阐述,但却是在唯心主义的前提下,窒息了辩证法本身的生机和活力。马克思主义坚持唯物论和辩证法的统一,坚持一分为二地看待黑格尔哲学,吸收它的合理内核,又剥离它的错误形式,从黑格尔哲学到马克思主义哲学的发展,本身就是辩证法规律的一次生动运用。

“所谓客观的辩证法是支配整个自然界的,而所谓主观的辩证法,即辨证的思维,不过是在自然界中到处盛行的对立中的运动的反映而已,这种对立,通过它们不断的斗争和最后的互相转化或转化到更高形式,来决定自然界的生活。”客观辩证法是自然界中存在的辩证法,不仅包括三个基本规律,也包括同一与差异,必然与偶然,原因与结果等基本范畴。在唯物主义的观念中,存在决定意识,作为主观意识的客观基础,自然辩证法与人类社会和思维的辩证法必然是同一个辩证法,因此主观辩证法必然和客观辩证法具有高度的一致性。自然界事物所具有的矛盾对立、彼此联系和发展变化的特点,在主观辩证法中同样存在,并且以更加不同的方式表现出来。正是在这个意义上,恩格斯说:“思维规律和自然规律,只要它们是被正确地认识了,必然是相互一致的。”“在思维的历史中,一个概念或概念关系(肯定和否定,原因和结果,本体和偶然)的发展和它在个别辩证论者头脑中的发展的关系,正如某一有机体在古生物学中的发展同它在胚胎学中(或者不如说在历史中和在个别胚胎中)的发展的关系一样。”认识自然的辩证法,即思维的辩证法的发展同样需要经过漫长的发展演变过程,一如自然界本身的辩证发展那样。虽然个体人的辩证思维发展不过是个短暂的过程,但正如经过漫长的生物进化才形成胚胎一样,要理解作为演化结果的个别胚胎,就需要对照整个胚胎进化史,同样,要理解具体个人的辩证思维,就需要理解主观辩证法发展的漫长历史。因而,辩证思维规律的发展经历了长期探索的历史,主观思维的发展有坚实的客观基础,主观辩证法必然符合客观辩证法。总体看来,本部分包括《辩证法》这篇论文和《偶然性和必然性》、《关于判断的分类》等札记,重点论证了辩证法的基本规律和几对重要范畴,提出了主观辩证法和客观辩证法必然一致的根本原则,是全书论证的展开。

二、自然辩证法的体现:运动与各门自然科学的辩证性质

“运动,就它一般的意义来说,就它被理解为存在的方式、物质的固有属性来说,包括宇宙中发生的一切变化和过程,从单纯的位置变动起直到思维。”在自然辩证法中,运动是处于基础位置的核心概念。运动,不仅是简单的位移,而是一切事物和对象的固有属性,是一切变化和过程的共同原因。从这个意义上看来,自然、社会乃至思维必然都具有运动的特性。唯其如此,事物才会有发展变化,并遵循对立统一、质量互变、否定之否定等规律。“如果自然科学企图寻找统一的作为物质的物质,企图把质的差异归结为同一的最小粒子的结合上的纯粹量的差异,那么这样做就等于不要求看到樱桃、梨、苹果而要求看到作为水果的水果;不要求看到猫、狗、羊等等,而要求看到作为哺乳动物的哺乳动物,作为气体的气体、作为金属的金属、作为石头的石头、作为化合物的化合物、作为运动的运动。”在具体和抽象的关系中,抽象高于具体,但又来源于具体,并非存在超越具体的抽象,而是抽象恰恰存在于具体中。相对于概念的抽象性和事物的具体性,“思维具体”比具体事物有着更为丰富的具体性,它结合了抽象思考,超越了具体事物,因而具有更多的内涵。如果不能辩证把握抽象和具体的关系,将导致徒劳地去寻求某种抽象的实体存在,从而把一切变化视为量上的排列组合变动,否认质的变化,这是违背辩证法理论指导的一个结果。

“我们的主观的思维和客观的世界服从于同样的规律,并且因而两者在自己的结果中最后不能互相矛盾,而必须彼此一致,这个事实绝对地统治着我们的整个理论思维。它是我们整个理论思维的不自觉的和无条件的前提……辩证法被看作关于一切运动的最普遍的规律的科学。这就是说,辩证法的规律对于自然界和人类历史运动,和对思维的运动,都一定是一样好地适用的。”主观辩证法和客观辩证法高度一致,成为整个理论思维的根本前提,否认二者的一致性,要么走向唯心主义,要么走向庸俗唯物主义,只有辩证唯物主义才把唯物主义和辩证法结合在一起,是分析各种事物对象的根本指导方法。这种指导作用已经在自然科学的实践和发展中得到验证,在社会领域和思维领域,辩证法的规律也一样适用和好用。因此,自然的辩证法必然向社会的辩证法转化,它们连同思维的辩证法,都是一个辩证法。总体看来,本部分包括《运动的基本形式》、《运动量度──功》、《热》、《电》等论文和有关札记,分析了运动这个核心范畴,并在各门自然科学发展实践中检验了辩证法,是全书论证的思想升华和具体体现。

三、自然辩证法的转化:从自然的辩证法到社会的辩证法

“政治经济学家说:劳动是一切财富的源泉。其实,劳动加上自然界才是一切财富的源泉,自然界为劳动提供物料,劳动把物料转变为财富。但是劳动还远不止是如此。它是一切人类生活的第一个基本条件,而且达到这样的程度,以至我们在某种意义上必须说:劳动创造了人本身。”劳动是人类最重要的实践活动,是人主观能动性的体现,自然界的各种物料是人的劳动对象,劳动成果作为人本质力量的对象化,是主观见之于客观的结果,因而,劳动成果可以说是人类一部打开的心理学。但劳动还具有更多的意义,人之所以成为人,更因为在劳动实践中,人类改造客观世界,也改造主观世界,实现了从猿到人的根本质变。“首先是劳动,然后是语言和劳动一起——它们是两个最主要的推动力,在它们的影响下,猿脑逐渐过渡到人脑……一句话,动物仅仅利用外部自然界,简单地用自己的存在在自然界中引起改变;而人则通过他所作出的改变来使自然界为自己的目的服务,来支配自然界。这便是人同其他动物的最后的本质的区别,而造成这一区别的也是劳动。”劳动使人从动物中独立出来,和其他一切动物形成根本区别,在这个过程中,劳动推动了语言的发展,促使猿脑逐渐进化为人脑,成为人类演化历史中的重要动力。人和动物的根本区别在于动物仅仅利用自然界,而人类却能够有目的有计划地改造自然界为自己服务。“我们连同肉、血和脑都是属于自然界并存在于其中的……但是经过长期的常常是痛苦的经验,经过对历史材料的比较和研究,我们在这一领域中,也渐渐学会了寻清楚我们的生产活动的间接的、比较远的社会方面的影响,并且因之我们就有可能也去支配和调节这种影响。但是要实行这种调节,仅仅认识是不够的。这还需要对我们迄今存在过的生产方式以及和这种生产方式在一起的我们今天的整个社会制度的完全的变革。”人类通过劳动和一般动物区分开来,但人类存在于自然之中,具有自然属性,因而要遵循自然规律,这不仅由于违背自然规律将受到惩罚,更由于辩证法的根本规律来源于自然本身,违背自然规律等于违背辩证法。来源于自然界的辩证法同样适用于社会领域,因而自然辩证法必然转化为社会辩证法。但仅仅认识到这些是远远不够的,在社会领域运用辩证法就需要对社会进行改造和变革,这是自然辩证法规律的必然要求。

对生物化学的看法篇3

技术背景

生活污水,工业废水、被污染的雨水以及其他形式的污水总称为污水。其中的污染物成分相当复杂,污水处理主要就是利用某种方法把污水中的污染物分离出来或者将其转化分解成无害的稳定物质,从而使污水得到净化。

污水处理技术按照原理可以大致分为物理处理法,化学处理法以及生物处理法。

物理处理法是利用物理作用将污水中的污染物进行处理、分离或回收。常见的方法有沉淀、浮选、离心、过滤、蒸发等。化学处理法是利用化学反应的作用,将污水中的污染物进行转化,分离、分解。常见的方法有混凝、中和、电解、氧化还原、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。生物处理法是利用微生物能够降解代谢有机物的原理,处理污水中的有机污染物质。主要分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法等。

专利总体布局

由于污水处理的相关专利均对应于国际专利分类中的CO2F小类,即水、废水,污水或污泥的处理,因此,对该小类中包含的专利数据的分析基本可以反映污水处理技术在中国的发展现状。

图1是从2000年到2006年,国内涉及污水处理的专利数量变化图。经统计,从1985年起至今,中国专利文献中涉及污水处理的专利文献共23830篇,而其中从2000年到2006年,涉及污水处理的专利数量就占到了60%,共14290篇,可见,近年来污水处理技术的革新得到了越来越多的重视。从图中可以看出,污水处理相关专利逐年递增,增长趋势平稳,在一定程度上反映了该领域技术呈现良性的发展趋势。

图2是从2000年到2006年,按照涉及污水处理专利类别进行分别统计的数量变化图。从图中可以看出,在污水处理领域中,发明专利和实用新型专利总体上都是呈增长趋势,但发明专利所占的比重越来越大。从两种专利的特点来看,发明专利的稳定性和保护年限都高于实用新型专利;从企业角度来看,重要的技术往往倾向于用发明专利来获得更长久、更稳定的保护。因此,从中我们可以看出,企业科研院所对污水处理技术的发展及保护重视程度越来越高,体现在专利数量上就是发明专利的比重明显增加。

图3是从1985年起至今,中国专利文献中涉及污水处理的中外专利数量比较。从中可以看出,国内发明创造的数量明显高于国外,占专利总量的87%以上,造成该现象的原因主要为国内对于污水处理的需求以及可持续发展战略的实施,对该领域的技术发展起到了促进作用,整个行业呈现蓬勃发展的态势。在国内,该领域专利分布比较分散,没有出现明显的某个企业或多个企业进行技术垄断的趋势,因此,对于各企业研究院校来说,目前的专利保护氛围有利于技术的发展革新,该行业发展前景光明。

图4是从1965年起至今,中国专利文献中涉及污水处理的外国专利国别分布情况,从中可以看出,在该领域,美国和日本专利分布较为集中,两国专利总量占到所有外国专利的一半以上,考虑到国家科技水平,在国内进行科技研发技术革新时,应该对这两个国家的技术发展进行研究参考和借鉴。

专利分类布局

根据国际分类号的统计,在污水处理领域中,物理处理法、化学处理法以及生物处理法所占比重大致如下图所示。

由于国家对工业污染的治理力度不断加大,而化学处理法常用于工业废水的处理,因此,在图5中与工业废水的处理相关的化学处理法所占的比重较大。而生物处理法作为新兴的污水处理方式,也占有一定比重。

图6是针对污水处理中物理处理法、化学处理法以及生物处理法3种常见处理方法,分别对其涉及的专利数量,按年度进行统计。可以看出,污水处理中涉及这3种处理方式的专利,均保持每年递增的势头。

图7反映的是以2000年为分界,3种污水处理方式各自阶段专利数量所占的比例。从中可以看出,3种处理方式在2000年后均出现了大量专利,超过各自专利总量的60%以上。而且可以看出,生物处理法作为新兴处理方式,2000年后的专利竞占该类别全部专利的近80%,增长势头更加明显。

图8反映的是从2001年至2006年,每年3种污水处理方式涉及的专利数量较上年净增长的数据情况。从中可以看出,生物处理方式近年来保持了增量上升的态势,在一定程度上表明了,在污水处理领域中,生物处理法的研究是一个重点热点,值得关注。

热点领域专利布局

生物处理法作为污水处理领域的一个热点,在技术内容上主要包括生物膜法、活性污泥法、单纯厌氧法,单纯好氧法以及厌氧好氧相结合的处理方法。根据技术内容的不同,结合专利数据统计,结果如下表所示。

图9反映的是从2001年至2006年,每年各种生物处理方式涉及的专利数量较上年净增长的数据情况。从中可以看出活性污泥法和厌氧法是热点中的热点,其专利数量发展较快,在2006年甚至出现了专利数量激增的情况。而其他几种生物处理方式发展则相对平稳。技术发展重点区域由此可见一斑。

热点区域分析

生物处理法中技术发展最为活跃的是活性污泥法,从传统的活性污泥法开始,污泥负荷率、曝气池进水点位置、曝气池池型等方面都得到很多改进,产生了一系列的改进型活性污泥法,例如,标准活性污泥法、厌氧一好氧活性污泥法(A/O,AA/O)、间歇式活性污泥法(SBR),改良型SBR法(MSBR)等。对于曝气方式也取得了很大成果,例如,纯氧曝气、深井曝气、射流曝气等,增大了氧转移率,使曝气池中氧气浓度增加。其中涉及的氧化沟工艺也衍生出很多种类,如卡鲁塞尔式氧化沟、奥贝尔式氧化沟、交替工作式氧化沟以及一体化氧化沟。活性污泥法主要发展方向是提高污泥沉降性和生化反应速率,提高供氧效率降低能耗以及解决对剩余污泥的处理成本问题等。

生物处理法中的生物膜法在污水处理中也得到了广泛运用,适合高浓度生活污水和有机工业废水的处理。该技术的主要发展热点在生物膜反应器的改进上,传统的生物膜反应器分为生物滤池,生物转盘以及淹没式生物滤池。目前,较为新型的生物膜反应器有生物流化床、移动床生物膜反应器(MBBR)、升流式厌氧污泥床一厌氧生物滤池(UASB―AF)、微孔膜生物反应器、序批式生物膜反应器(SBBR)以及曝气生物滤池(BAF)。在发展方向上,主要集中在微生物于载体表面的固定机理,进一步提高各种膜反应器的净化功能以及使生物反应器达到节能和自动控制。

对生物化学的看法篇4

关键词:进化进步达尔文主义

1959年,美国著名遗传学家h.j.穆勒在纪念达尔文《物种起源》发表一百周年的一次会议上,针对百年来人们对于达尔文进化理论的简单、片面的理解,以及进化理论发展的迟缓,发出了这样的感叹:“一百年来没有达尔文也是一样的”。[1]时间又过去了37年,我想,如果穆勒在天之灵有知达尔文主义和进化理论在当前中国的状况,他还会发出相同的感叹。

姑且不论中国当前对于达尔文主席和进化理论的研究、教学方面的忽视〔1〕,就是对于达尔文主义和当代生物进化理论的理解和接受方面,我们也远远落后于欧美。再具体一些,对于什么是进化这一进化论中最基本的问题,不少人的认识和理解依然停留在一百年前的水平,其中当然不乏误解。《自然辩证法通讯》1995年第4期上的“论恩格斯关于物质形态进化的学说”便为我们提供了这样一个例证(以下引注此文时,只注页码)。然而,正如我们下面将要看到的,在中国目前有不少人持有与该文作者相同或相近的观点。因此,我们就进化问题的讨论便具有了普遍性的意义,它不是针对某人,而是针对问题本身的。

“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“进化与事物的革命性变革、上升发展、相互转化等概念是一回事”。并且认为这“首先是客观的事实”,“所以,从语义学上讲,‘进化’者‘前进变化’之简谓也”。(第23页)

从汉语的语义学角度看,“进化”确实能使人产生“前进变化”的联想。但是这样理解显然是望文生义。因为“进化”(evolution)是一个纯粹的外来语,又有译作“演化”的(笔者认为,根据现代的进化生物学,“演化”是比“进化”更贴切的译法),它的词根“evolv”的拉丁语含义是“滚动”的意思。据《牛津英语辞典》,“进化”一词于1670年首次使用在生命科学中,但直到19世纪初叶,“进化”这个词基本局限于胚胎发生学中,大致用来表达胚胎发育中潜能的“展露”(unfolding),即表达胚胎的有机发育。〔2〕

这也是为什么拉马克、达尔文这两位科学进化理论的创始人很少使用“进化”一词的原因之一,因为容易与当时人们熟悉的“进化”用法混淆。在表述生物的进化时,拉马克更多更明确使用的是“转形”(transformisme),[2]而达尔文则经常使用“带有饰变的由来”(descentwithmodification)。([3]、[4],p.34)

在达尔文时代,使用“进化”一词最响的并不是达尔文,而是赫伯特·斯宾塞。不过斯宾塞的“进化”用法并不是严格意义上达尔文理论的含义,而是带有前进变化的含义,并且主要通过他,“进化”一词被广泛用于社会科学中。[5]

即使从理论的内涵上看,拉马克和达尔文的进化理论也并不完全含有“革命性变革、上升发展、相互转化”的意思。

首先应该指出的是,“革命性变革”或“革命性变化”在18世纪末19世纪初的生命科学领域中有其特定的含义。灾变论的创始人乔治·居维叶正是使用“革命”(revolution)这个词来说明地层中脊椎动物的不连续性,说明地质史上生物的灾变。([5],pp.106—112)。而拉马克和达尔文理论很少的共同点中就包括他们都明确反对“灾变”(或按当时的用词“革命性变化”)的观点,他们都信奉赫顿的箴言“自然中没有飞跃”,达尔文则更是一位坚定的“均变论”者。[6]而恩格斯的“自然界完全由飞跃所组成”的观点表明他并没有汲取当时的最新科学成果来看待自然变化的连续性与间断性。〔3〕此外,拉马克和达尔文从未提出过生物的进化是“相互转化”的观点。试以一个简单的例子,按照拉马克、达尔文的进化理论,哺乳动物起源于爬行动物,如果进化是相互转化的话,也就意味着,哺乳动物中还会发源出爬行动物。自然界中根本就没有这种相互转换的生物进化例证。至于生物进化是否是“上升发展”的观念,在拉马克的理论中确有这样的含义,在达尔文的进化理论中则几乎没有。

现代主流的科学进化理论秉承达尔文主义的传统(即综合进化理论,又被称作新达尔文主义),结合了现代的遗传学、系统分类学、古生物学、胚胎学、生态学、动植物地理学、动物行为学等成果,对于生物的进化有了更新更透彻的理解。无论按照综合进化论的重要代表人物之一迈尔所下的并且被广泛使用的“进化”定义,“进化是适应的改变和生物群体多样性的变化”,还是按照许多遗传学家所坚持的“进化是群体中基因频率的变化”的“进化”定义[7]pp.162—163),“进化”的科学含义中都不存在“革命性变革”、“上升发展”或“相互转化”的意思。亦即,从语义上看,“进化”不等于“前进变化”。

“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“在这个〔指达尔文的〕进化学说看来,生物的变化就决不只是种类和数量的简单变化,即是一个由低级到高级,从简单到复杂的前进发展过程。……‘进化’概念的科学含义,就是指事物由低级到高级的不断演变、转化、发展”(第23页)。持有相同进化观的人在中国为数不少。这一点,仅从十几年来的几本高校自然辩证法教材中就可以看出来。1979年人民教育出版社的《自然辩证法讲义(初稿)》中就指出:“进化论用大量的事实……揭示了生物……从低级到高级发展变化的自然图景”(22页),动植物都经历了“从低等到高等的发展”(71页);1984年吉林人民出版社出版的舒炜光主编的《自然辩证法原理》中也说:“在生物进化的过程中,是经历了从低级向高级的方向发展”(478页);而东北大学出版社最新出版的(1995年)陈昌曙主编的《自然辩证法概论新编》中依然认为生物的进化存在着从低级到高级的方向性(80—82页)。此外,在人民出版社1983年出版的《自然辩证法论文集》中我们看到,即使象方宗熙这样从事多年生物进化教学和研究的学者也从低级和高级的角度看待生物的进化(258页)。这种观点显然是对达尔文进化学说的曲解。

达尔文的进化理论具有很丰富的内涵。[8]他将生物的进化看作生物(确切地说是物种)的趋异化过程,在这一过程中,生物发生了从简单到复杂的变化,结果是生物多样性的增加。达尔文认为生物的进化是一两个阶段的过程。第一阶段是随机(不定向)变异的产生,这完全是一个偶然性的过程。第二阶段是自然选择的作用,结果使适应的变异保留了下来,而不适应的变异被淘汰([3],pp.80—81),这个阶段可以视为定向的和必然性的过程,但衡量的标准只是生物的适应。在达尔文看来,适应是生物进化最终结果。在这样一种理论柜架中,偶然性与必然性真正达到了统一。现存生物以及人类的出现是生命演化长河中无数偶然性,以及每一阶段、每一特定时间、特定环境中自然选择作用的结果,并非“物质的本性”决定了必然“发展出能思维的生物”(《自然辩证法通讯》1995年第4期第25页)。同样,对比之下,恩格斯所谓“太阳系、地球可能要毁灭,但还会重新出现新的集结运动过程,星球、生物、人类还会重新出现”显然缺乏事实和理论依据,只能算是幻想。此外,按照达尔文的进化理论框架,生物“从低级到高级的前进”进化观也显得毫无必要。再者,“低级”,“高级”、“前进”都是人类中心说的判定标准。达尔文理论的一个重要特征就在于其中彻底的唯物论内涵,包括完全抛弃人类中心说的判定生物是否进化的标准。这也正是达尔文理论与前人的进化理论及西方传统观念的一个明显的区别,[9]同时也是他迟迟不发表自己进化观点(推迟了20年)的顾虑所在和他的理论最终引起很大争议的原因所在。([4],pp.21—27)

生物,乃至整个自然界,存在着低级与高级之分,这种观点可以追溯到柏拉图的理念论,并且在亚里士多德那里得到进一步的完善,从而形成“自然等级”(scalanaturae)的理论。亚里士多德认为自然界中的万物根据其质料因和形式因可以划分出不同的等级,并构成静止不动的自然等级。在这个等级中,无机物是低级的,有机物是高级的;而在有机物中,植物是低级的,动物是高级的,人类则是最高级的。这种观念在中世纪后期与经院哲学和世俗的社会政治理论结合了起来,成为基督教教会和封建贵族解释社会等级差别的理论依据。到了17—18世纪,亚里士多德的自然等级观念被改造成为“存在的巨大链条(thegreatchainofbeing)[10],并且越来越多的人认为这个链条之间的环节并非固定不变的。到了18世纪后期,存在的巨大链条不是静止不动的,其中存在进步(或前进)变化的观点已广为人知。[10]、[11]

拉马克的进化理论正是按照这样的理论框架形成的。拉马克承认自然界中存在从低级生物到高级生物这样一个等级序列,其中人类是最高级的。但拉马克认为这样一个序列并不是静止不动的,而是存在着进步(或前进)式进化变化,即链条的每个环节都会发生本质性改变,明确地说,物种本身会发生改变,变化的趋势是从简单到复杂,从低级到高级([2],p.60)。这是不同于莱布尼茨等人观点的重要地方,莱布尼茨等所提出的生物潜能的展露并不涉及生物的本质变化。在谈到生物进化的机制时,拉马克提出,除了环境的作用、获得性遗传、用进废退、自然发生外,还有生物内在的向着完善的驱动力(intrinsicdrivetowardperfection)([12],pp.222—250)。应该指出的是,19世纪下半叶流行欧美的社会达尔文主义中就包含了许多拉马克理论的成份,如获得性遗传、环境对生物变异的直接作用、用进废退和生物具有向着完善进步进化的内驱力等。([5],pp.266—274)恩格斯关于物质形态进化的观点显然受到社会达尔文主义的很大影响。[13]社会达尔文主义也随着进化论在上个世纪末传播到中国[14],加上带有浓厚拉马克主义色彩的米丘林、李森科等前苏联学者的进化观在中国的广泛宣扬,至今在一些国人的进化认识中,依然存留着拉马克主义的痕迹。

达尔文以其坚定的推论和丰富的依据,为人们展示了一个全新而严谨的理论体系,更加合理地解释了生物的适应、和谐、地质史展示的生物变化与差异,从而带来科学史上的一次革命。[9]

达尔文在其进化理论形成的早期(1837—1838)就认识到不能用从低级和高级的角度来解释生物的进化,“当我们谈到高级时,我们总会说到智力上的高级——但是当我们面对覆盖着美丽的大草原和森林的地球时,很难认为智力是这个世界的唯一目的。”[15]以后他更加明确地告诫自己“绝不使用高级和低级这些词”。([7],p.251)这一思想被现代的绝大多数进化生物学家所继承了。确实诚如现代著名进化论者古尔德所说,“假如阿米巴象我们一样适应生活的环境,谁又能说我们是高级的生物?”([4],p.36)倘若不以人作为参照标准,低级与高级就更难划分了。比如,软骨鱼出现的历史早于硬骨鱼,按照拉马克主义、社会达尔文主义和所展示的观点,会认为软骨鱼是低级的,硬骨鱼是高级的,但是不论从适应环境的。角度,还是从食物链上位置的角度,都很难认为作为软骨鱼的鲨要比作为硬骨鱼的鳕鱼低级所以认为进化是“一个由低级到高级……的前进发展过程”,既不是达尔文的进化理论,又不是现代的科学成果,只不过是被达尔文理论所替代的拉马克进化论或启蒙运动时期思想家的乐观主义进步论而已。

诚然,达尔文在谈到生物进化的用词上,并没有完全脱离他那个时代。他在《物种起源》中10次使用“进步”(progress),123次使用了“完美”(perfect,perfectedperfection)。[3]但他在使用这些词时,很少带有人类中心说的色彩。他在使用“进步”一词时,并不指生物向着完善的定向发展和前进,而是指时间的进程。([7],p.240)在《物种起源》中,只有一处在谈到“高级”(即地层中晚出现的)化石动物群可能取代其他类群时,达尔文使用了带有发展改善意思的“进步”一词,但他又说:“我找不到检验这种进步的方法”。([3],p.337)在使用“完美”一词时,达尔文主要用来说明在自然选择的作用下生物更加完美地适应所生活的环境,并不是等级上完美的意思。(〔3〕第六章,〔7〕,pp.240—241)斯宾塞等社会达尔文主义者在使用“进化”、“进步”、“完美”时,与达尔文的用法有很大的区别,其中含有以人类或智力为标准而指称从低级向高级上升前进、不断完善的意思。[5][16]恩格斯在使用这些词时,其中的含义更近似于斯宾塞的用法。这类用法的“进化”概念,并不是严格意义的科学进化概念。

19世纪中叶以来,“进化”概念从生命科学中传到天文学、地质学、物理学、化学以及社会科学和人文科学中。在这一传播过程中,“进化”概念发生了很大的改变,已不同于达尔文在说明生物变化时的原义了。今天,“进化”一词被广泛用来说明人类历史的变化、政治的变化、经济的变化等,但其中的含义基本上是事物随时间的改变,而且是单向性的,甚至有些进化是可以预先确定方向的。而生物的进化除了时间上的变化外,它还不是单向性的,而是分叉状的,另外生物进化的方向并不是预先可以确定的。([17],p.5)换句话说,到目前为止,科学界关于物质形态的进化还未形成统一的理论。其实,即使在生物学界,在生命进化本身的看法上也没有达成共识。如此看来,上面所引述的且被目前许多人所认同的恩格斯的关于物质形态进化的统一学说就显得过于乐观和缺乏依据了。

马克思、恩格斯的学说无疑是奉献给人类的无价财富,继承这笔财富的最好方法是利用时展所取得的精神、文化成果(包括科学的最新成果)去丰富它,而不是恪守其中已经过时的教条。

参考文献

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[2]j.b.lamarck,zoologicalphilosophy(1809).translatedbyh.elliot,london,1914;reprintedbyuniv.ofchicago,1984.

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[11]s.f.梅森:《自然科学史》,第28章,周熙良等译,上海译文出版社,1984。

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[14]李佩珊:“社会达尔文主义和达尔文进化论在中国”,《自然辩证法通讯》1991,3:29—32。

[15]s.herberted.,therednotebookofcharlesparwin,b252.cornelluniv.press,1979.

对生物化学的看法篇5

但是,生命科学的发展从来就离不开其他学科的基础理论和新技术,新方法的支持。近日,记者走访了北京理工大学生命学院生物工程系副主任屈锋教授,从这位化学背景出身的青年学者身上了解到她眼中的学科交叉的重要性和生命分析化学的未来发展之路。她开朗,幽默而时尚,在和她的对话中,我们看到了她更多的特性学者的优雅、科学家的严谨、师长的智慧、年轻的活力……这位思维敏捷,谈吐直率,兴趣广泛的女教授,执着于将化学精髓溶入生命科学研究的“创新者”,正像一位手持化学缤纷彩练,在生命科学的舞台上清然挥袖的舞者。

记者:您的研究主要是围绕哪些方向进行的?您的科研理念是怎样的?

屈锋我目前的研究主要是围绕生物医学分析检测以及生物物质分离分析展开的。

生命科学的研究中,离不开数学、物理,化学的基础知识和方法,同样离不开在此基础上发展的各种实验仪器和设备的支撑,正是学科间的交叉渗透形成了许多前景无限的生长点和新兴学科。

我原来所学专业是化学,具有分析化学与环境化学的研究基础。在美国做博士后时转入生物科学,开始接触动物、组织等生物物质分析,接触到人类健康与衰老领域。现在我主要的研究思路就是要利用自身的化学背景优势,结合在生命学院的学科背景,将化学学科的新技术、新方法用于生物体和生物分子的研究中,解决生命科学中存在的实际问题。目前我的研究对象有细胞、微生物、生物大分子蛋白质和核酸等,希望在与人体健康相关的生物学、医学、临床检验等方面从技术和方法上有所突破,用新方法、新思路去解决其中的问题。我认为,在生命科学研究中,学科间的交叉一定要深入。各相关学科要真正融合、必须要进行学术思想、技术手段和学术人才的全方位交流。

记者:您曾主持或参加过国家自然科学基金项目、国家重点基础研究发展计划等多项工作,请介绍一下其中一些主要项目的相关情况好吗?

屈锋我所主持的项目具有延续性,保证了课题可以从基础到深入的研究,比如说利用毛细管电泳方法进行的相关课题研究“基于两种模式病原菌全细胞核酸适配体的毛细管电泳筛选方法研究”、“土壤有机酸与重金属相互作用的毛细管电泳特性研究”、“有机污染物的芯片电化学检测技术”等,最初主要是从小分子方面做起,现在将这种方法和技术应用到了大分子蛋白质、核酸,动物细胞和微生物等生物个体。目前很重要的部分工作就是围绕着生物活体进行研究,这也是我的主要研究方向。比如直接将微生物学和细胞生物学研究方法与毛细管电泳结合,将生物学方法与分析化学方法结合就是很有特色的研究内容。我现在是生命学院的教师,周围教师和学生都是生物学专业,因而我可以更多学习,了解和接触生物学,并能带着化学专业的眼光看待生命学科的问题,我个人认为这也是对我的研究非常有利的一种状态。

记者:您现在的研究主要是在生物医学分析检测和生物物质分离分析方面,从专业角度出发,您是如何看待科技成果的产业转化这一问题的?

屈锋我认为好的基础研究成果应该具有产业化的潜能。首先基础研究必须要深入、透彻,这样才知道它向应用转化时的关键点是什么,难点是什么,应该如何克服。作为我们的方法学研究,建立的方法不仅要有技术含量,还要考虑低成本。一个有效的方法或产品如果成本过高,对于企业来说压力很大,这将阻碍其产业化的发展。在研究成果真正能为社会和经济服务时,必须考虑降低各种成本,如设备材料成本。时间成本、技术操作成本、人员培训成本等。目前我所进行的研究还没有达到投入产业化阶段,但我的所有想法和努力方向都没有脱离这个根本出发点。

记者:作为生物工程系副主任、生物技术专业本科责任教授,您主要分管哪些工作?在行政、科研和教学多种身份中,您更喜欢哪一个角色?

屈锋:目前,我主管教学方面的工作。我是做科研出身的,多年来都工作在科研第一线。在高等学校,教学和科研本来就是一体的。在做科研的过程中指导培养学生,在教学过程中介绍科研内容,这是一个互相促进的过程,并没任何矛盾。我很喜欢讲课,把自己所掌握的各种知识和信息传递给学生,很有满足感,这是只做科研工作所得不到的乐趣。当然,学生在学校里不仅要学到专业的知识和技能,更为重要的是得到人生的指引。作为教师,还应担当着指导学生的个人成长与发展的责任。我们要在教学和科研过程中培养学生,将严谨、认真,执着的学习和工作方法传给学生,帮助他们树立正确的人生观、价值观,使他们成为具有一定专业背景和科研素养的,能够胜任多种社会工作的合格人才。工作虽然很繁忙和辛苦,但更多的是看到学生成长给自己带来的愉悦和享受。

记者:在求学道路上,您涵盖了内地、香港、国外的三重教育经历,这一切在您的教学和科研生涯中发挥着怎样的作用呢?

屈锋:不同地区的文化、管理和制度下的教育模式有一定差异。对于科研来说,多样化的教育经历和受教育模式可以开拓眼界和思维方式。对于教学,可以把不同的文化、管理和制度模式与学生分享,帮助他们正确理解上述问题。对于这种活生生的亲身经历,学生听起来会更有感触。所以我认为,对于新世纪的年轻人,一定要创造机会去看看外面的世界,这对自我提高和成长非常有益。

记者:对于学生和后起人才,您认为他们如果希望成为一位优秀的科研人员的话,需要在求学时期做出怎样的积累?您在教育教学上录持的观点和原则是怎样的?

屈锋:总得来说有两步:打好基础,然后培养其兴趣。打好专业基础需要对课程教学内容多学多练。而培养多方面的兴趣,拓宽知识面有助于开拓科研的视野和思路。当然,还要有必要的勤奋努力,但这个勤奋并非是毫无目的地泡在实验室。虽然科研工作是需要时间积累的,但这个积累一定是有效的时间积累。学生实验做的越多就越熟练,越熟练就越有兴趣,有兴趣就不觉得“枯燥”,就能发现科研中的乐趣。有了乐趣,勤奋就是自觉行为。当学生掌握的知识越多,就越自信,就越有动力。大多数学生在科研和实验过程中都是遵循这样的成长轨迹,所以在科研和实验中的确要多做工作,当遇到困难时,也一定要坚持,就像人生中遇到坎坷一样,挺过去就是成长和进步。

对生物化学的看法篇6

关键词:天然药物化学;结构识别;教学方法

根据结构决定化合物的理化性质,而理化性质又决定化合物的提取分离方法,提取分离的结果又需要阐明其化学结构,从这一关系来看,对有效成分结构特征的掌握是本课程的一项基本要求。因此,如何搞好天然药物化学结构和分类的教学也成为一项重要的教学研究内容。

一、掌握结构识别的一般思路和分类规律

天然药物成分的一级结构一般以基本母核分类,二级结构一般以取代基而分类。讲解结构分类时,务必先交代清楚分类依据,再讲具体类型,以此最大限度地避免学生对结构产生混淆。1.明确化合物定义天然药物化学成分按照其结构类型的不同分为糖及其苷、苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类和挥发油、三萜及其苷类、甾体及其苷类、生物碱等类,除萜类化合物是直接根据生源途径定义的外,大多数天然药物化学成分根据其母核结构来定义,如香豆素的苯骈α-吡喃酮结构,黄酮的2-苯基色原酮,醌类化合物的醌式结构,甾体化合物的环戊烷骈多氢菲。所以,掌握每一类化合物的定义对识别天然药物化学成分的类型有重要意义。2.注意分类依据的不同如乌头碱、紫杉醇即属于生物碱又属于萜类,这种情况在其他某些类型的化合物中与萜类有交叉的现象。再如三萜、甾体皂苷、强心苷三类化合物,有些教材将其分入皂苷类和强心苷类两章中,而亦有将其分入三萜及其苷、甾体及其苷两章中的。这就是分类依据不同造成的差异,甾体皂苷从理化性质上其水溶液与三萜皂苷有相似的起泡性,因此都属于皂苷类。3.二级结构掌握分类规律,化繁为简以黄酮为例,黄酮的二级结构类型可分为14小类,各种黄酮二级结构的区别就在于吡喃酮环的变化:B环苯基取代位置在2位或3位上为黄酮或异黄酮;吡喃酮环若开环则为查耳酮;变成5元环则为橙酮;吡喃酮环的2,3双键变单键则为二氢类的黄酮;吡喃酮环3位有羟基的为黄酮醇,4位羰基消失的是黄烷或花色素。看似复杂的黄酮二级结构分类,只要弄清了它们的分类依据,问题就变得简单了。

二、具体方法及应用

1.骨架特征识别法不同的天然药物化学成分在植物体内具有共同的前体物质,经由不同的生源途径合成而来,因而同一类型化合物往往具有共同的骨架结构。骨架特征的识别对判断化合物结构类型非常有用,笔者总结了基本化合物的类型,并编写了识别歌诀:结构先看糖苷环,看糖区分糖、苷元;看环辨别氮、氧、碳;氮杂环,生物碱;氧杂环:邻香对黄C63;碳环四大类:醌丙菲萜随;环下三甲甾萜辨,同有多氢菲骨架;萜类骨架无特征,C5H8是通式。2.排除判断法天然药物化学成分中只有生物碱含氮原子,因此判断生物碱类化合物最简单的方法,就是看是否含氮;如果某个化合物,结构中不含氮,那么可以肯定此化合物不是生物碱。因此当一个化合物较难划归结构类型时,不妨使用排除法,通过骨架特征一一排除后,剩下的一般就是萜类化合物了。3.数碳法同有多氢菲结构的几类多环苷类化合物,如三萜皂苷、甾体皂苷、强心苷,有学生反映容易弄混,这几类的辨别不妨数一下苷元部分的原子。三萜皂苷的苷元属于萜类化合物,当然是30个碳原子,甾体皂苷的苷元为27个碳原子,甲型强心苷23个碳,乙型强心苷24个碳。此方法对于萜类化合的二级结构判断同样适用。4.形象记忆法将抽象的化学结构与汉字形象相结合,可以使学生对化学结构的记忆变得容易和生动。如甾体化合物的“甾”字就是一个象形文字,很形象地表现了这类化合物的化学结构。甾体结构讲述时不妨先对学生提问:甾体基本结构特征是什么?结构中有几环几侧链?然后教师对“甾”字形进行“说文解字”“甾”上下结构,下为田,分四块,即含4个稠环(环戊烷骈多氢菲)。上为“巛”像田里长出的三株植物,结构上寓意甾体上连有3个支链取代(10、13位各有1个角甲基,17位有侧链)。再由“甾”字字形,编出顺口溜:四环三侧链,多氢菲骈环戊烷;山窝窝里两根葱,高山顶上一棵松;10、13,加17,步步登高去山峰。5.口诀记忆法口诀突出的特点:可将杂乱无章的知识,通过字、词、数、字母等少量文字,概括出大量内容,进行组合编串,使之韵律化和意义化,应用时再经过联想、展开,使知识再现。实践证明,在天然药物化学结构的识别和分类中,口诀是一种行之有效的教学方法。下面仅举几例,供大家参考。(1)生物碱的分类口诀“氮杂环类生物碱,吡莨喹哚有机胺”。生物碱一般为含氮杂环类化合物,其二级结构的类型主要包括:吡啶类、莨菪烷类、异喹啉类、吲哚类,及有机胺类等。(2)甾体类化合物的类型及区别口诀强心苷:四环三侧链,17内酯环;甲型5元乙6元。甾体皂苷:四环三侧链,17变螺环;异螺25平伏D,螺甾烷醇L站。甾体类化合物包括强心苷和甾体皂苷。结构的共同点都具有四个环和三侧链的取代。两者区别在17位取代类型的不同,强心苷17位取代基为内酯环,其中五元内酯环的为甲型强心苷,六元内酯环的为乙型强心苷。而甾体皂苷的17位接的是螺环,二级结构看25位取代基的构型,直立键(L型)为螺烷醇型,平伏键(D型)为异螺烷醇型。(3)三萜及其苷的区别口诀四环三萜:“侧链同甾羊毛脂,碳8取代达玛烷”。五环三萜:“偕二齐墩邻乌苏,五元羽扇有天线”。四环三萜中10、13、17有侧链取代的为羊毛脂烷,而13的甲基移位到8位上时为达玛烷型。五环三萜中20位有偕二甲基的是齐墩果烷型,29和30有邻二甲基的是乌苏烷型,羽扇豆烷型E环是五元环19位有一异丙基,就好像插了一根天线。(4)环烯醚萜特征的概括口诀“五六1、4、8,1位羟基挂;环烯醚萜样样有,找啥就有啥;7、8容易断,裂环开了花;裂环内酯多,另有4去甲”。指环烯醚萜由五元环和六元环骈合而成,其中1、4、8有取代基,1位常为羟基取代。第二句话形容环烯醚萜结构包含了环状结构、双键、醚氧原子等。第三句说7、8位碳碳键容易断裂,开裂后叫裂环环烯醚萜。最后一句说的是环烯醚萜的其他一些类型,如开裂后7位与4位常缩合成内酯,4位的甲基也可降解脱掉。好的教学方法总在实践中摸索和总结出来。不同方法对学生学习效果的促进作用也因人而异,上述方法只是笔者在教学实践中的一些总结,具体适用与否,还需广大师生亲自实践。

参考文献:

[1]吴立军.天然药物化学[M].北京:人民卫生出版社,2008.