細胞生物學中的科學實驗與科學理論的關系

1、細胞生物學中的科學實驗與科學理論的關系細胞生物學中的科學實驗與科學理論的關系摘要摘要：20世紀80年代以來，由于分子生物學和分子遺傳學研究的進展和基因工程、反向遺傳學方法的應用，在細胞學上取得許多重大成果。本文根據(jù)細胞生物學的發(fā)展史來論證科學實驗與科學理論的關系。科學實驗與科學理論是相關又互補，二者相互依賴、相互滲透、相互作用、相互制約，我們既要有效促進科學實驗與科學理論各自的發(fā)展，又要使科學實驗與科學理論有機結合、互相促進、共同發(fā)展。

2、關鍵詞關鍵詞：細胞生物學；科學實驗；科學理論20世紀是自然科學發(fā)展史上最為輝煌的時代，生物科學是自然科學發(fā)展中最迅速的學科。因為生物科學與人類生存和健康、社會發(fā)展密切相關，必然會成為21世紀初的主導科學。20世紀，生物科學的發(fā)展有許多重大突破，產生許多新觀念、新思想、新成果和新技術。特別是20世紀50年代以來，隨著數(shù)理科學的廣泛而深刻地深入生物科學領域以及一些先進的儀器設備和研究技術的問世，生物科學已經從基本上是靜態(tài)的、以形態(tài)描述與分析

3、為主的學科演化發(fā)展成動態(tài)的、以實驗為基礎的定量的學科，人們將其稱為生命科學。當今的生命科學正從分析走向綜合，其特征是對分子、細胞、組織、器官及整體的全方位的綜合研究。如果說20世紀生物學是分析的世紀，那么21世紀生命科學將從分析走向綜合，將是統(tǒng)一生物學的世紀，并將形成嶄新的生命觀。20世紀80年代以來，由于分子生物學和分子遺傳學研究的進展和基因工程、反向遺傳學方法的應用，在細胞學上取得許多重大成果。目前細胞生物學的研究熱點主要在：在細胞

4、的結構和功能活動中，真核細胞基因組的結構及其表達是細胞研究的中心問題；基因產物如何構建成細胞結構，以及如何調節(jié)和行使細胞功能。綜觀近年來細胞生物學的研究進展有以下幾方面：從細胞結構上看，整個細胞猶如一種復雜的膜系統(tǒng)串連在一起，細胞表面的質膜和細胞中的內膜（內質網(wǎng)膜、高爾基體膜、線粒體膜、溶酶體膜以及細胞核的核膜等），它們都有相互聯(lián)系，彼此轉化的密切聯(lián)系。生物膜系統(tǒng)使細胞膜、細胞質和細胞核在形態(tài)上和功能上連成一個完整的統(tǒng)一體。細胞膜的作用

5、不僅保持細胞和細胞器的完整性、相對獨立性和穩(wěn)定性；許多極為重要的生命活動都與膜系統(tǒng)有關。例如，能量的轉化和流動是在生物膜上進行的；細胞與周圍環(huán)境、細胞間的物質交換也是通過膜實現(xiàn)的；此外，細胞內外、細胞間的信息傳遞，也離不開膜的作用。關于細胞功能的研究，雖然細胞中各種結構都有各自相對專一的功能，但它們是相互聯(lián)系的，彼此協(xié)調一致，完成一個細胞的整體功能。綜合地講，在一個細胞里的生命活動主要體現(xiàn)幾個方面：物質的轉化，即舊物質的分解，新物質的合

6、成；能量的轉換，包括能量的轉換，從光能轉換為化學能；能量的流動，即從分解的物質釋放，分裂（無絲分裂）。1848德國人W.Hofmeister描繪了鴨跖草的花粉母細胞，明確的體現(xiàn)出染色體，但他沒有認識到這個的重要性，40年后德國人H.vonWaldeyer因這一結構可被堿性染料著色而定名為染色體。1861德國人M.Shultze認為動物細胞內的肉樣質和植物體內的原生質具有同樣的意義。1864德國人MaxSchultze觀察了植物的胞間連絲

7、。1865德國人J.vonSuchs發(fā)現(xiàn)葉綠體。1866奧地利人G.Mendel發(fā)表了對豌豆的雜交試驗結果，提出遺傳的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律。1868英國人T.H.Huxley在愛丁堡作題為“生命的物質基礎”的演講報告時首次把原生質的概念介紹給了英國公眾。1869瑞士人F.Miescher從膿細胞中分離出核酸。1876德國人O.Hertwig發(fā)現(xiàn)海膽的受精現(xiàn)象。1879德國人W.Flemming觀察了蠑螈細胞的有絲分裂，于1882年提出

8、了“有絲分裂”這一術語。后來德國人E.Strasburger(187680)在植物細胞中發(fā)現(xiàn)有絲分裂，認為有絲分裂的實質是核內絲狀物（染色體）的形成及其向兩個子細胞的平均分配，動植物的受精實質上是父本和母本配子核的融合，并于1984提出了前期和期的概念。1882德國人E.Strasburger提出細胞質和核質的概念。1883比利時人E.vanBeneden證明馬蛔蟲配子的染色體數(shù)目是體細胞的一半，并且在受精過程中卵子和精子貢獻給合子的染

9、色體數(shù)目相等。1883比利時人E.vanBeneden和德國人T.Boveri發(fā)現(xiàn)中心體。1884德國人O.Hertwig和E.Strasburger提出細胞核控制遺傳的論斷。1886德國人A.Weismann提出種質論。1890德國人RidAltmann描述了線粒體的染色方法，他推測線粒體就像細胞的內共生物，并認為線粒體與能量代謝有關。他還于1889年提出了核酸的概念。1892德國人T.Boveri和O.Hertwig研究了減數(shù)分裂的

10、本質，并描述了染色體聯(lián)會現(xiàn)象。1898意大利人C.Golgi用銀染法觀察高爾基體。1900孟德爾在34年前發(fā)表的遺傳法則被重新發(fā)現(xiàn)。1905美國人ClarenceMcClung報道女性有兩條X染色體，男性有X和Y各一條染色體。1908美國人T.H.Mgan以黑腹果蠅為材料開始著名的遺傳學實驗，1910年提出遺傳的染色體理論，1919年發(fā)表“遺傳的本質”。1926年發(fā)表“基因學說”。1910德國人A.Kossel獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎，他首

11、先分離出腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸。1935美國人W.M.Stanley首次得到煙草花葉病毒的結晶體。1940德國人G.A.Kausche和H.Ruska發(fā)表了世界第一張葉綠體的電鏡照片。1941美國人G.W.Beadle和E.L.Tatum提出一個基因一個酶的概念。1944美國人O.Avery，C.Macleod和M.McCarthy等人通過微生物轉化試驗證明DNA是遺傳物質。1945美國的K.R.Pter、A.Claude和E.F.F

12、ullam發(fā)現(xiàn)小鼠成纖維細胞中的內質網(wǎng)。1949加拿大人M.Bar發(fā)現(xiàn)巴氏小體。1951美國人JamesBonner發(fā)現(xiàn)線粒體與細胞呼吸有關。1953美國人J.D.Watson和英國人F.H.C.Crick提出DNA雙螺旋模型。1955比利時人C.deDuve發(fā)現(xiàn)溶酶體和過氧化物酶體。1955美國人VincentDuVigneaud因人工合成多肽而獲諾貝爾獎。1956年，蔣有興（美籍華人）利用低滲處理技術證實了人的2n為46條，而不是4