細(xì)胞生物學(xué)中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論的關(guān)系

1、細(xì)胞生物學(xué)中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論的關(guān)系細(xì)胞生物學(xué)中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論的關(guān)系摘要摘要：20世紀(jì)80年代以來，由于分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)研究的進(jìn)展和基因工程、反向遺傳學(xué)方法的應(yīng)用，在細(xì)胞學(xué)上取得許多重大成果。本文根據(jù)細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展史來論證科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論的關(guān)系?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論是相關(guān)又互補(bǔ)，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(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論各自的發(fā)展，又要使科學(xué)實(shí)驗(yàn)與科學(xué)理論有機(jī)結(jié)合、互相促進(jìn)、共同發(fā)展。

2、關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：細(xì)胞生物學(xué)；科學(xué)實(shí)驗(yàn)；科學(xué)理論20世紀(jì)是自然科學(xué)發(fā)展史上最為輝煌的時(shí)代，生物科學(xué)是自然科學(xué)發(fā)展中最迅速的學(xué)科。因?yàn)樯锟茖W(xué)與人類生存和健康、社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)，必然會(huì)成為21世紀(jì)初的主導(dǎo)科學(xué)。20世紀(jì)，生物科學(xué)的發(fā)展有許多重大突破，產(chǎn)生許多新觀念、新思想、新成果和新技術(shù)。特別是20世紀(jì)50年代以來，隨著數(shù)理科學(xué)的廣泛而深刻地深入生物科學(xué)領(lǐng)域以及一些先進(jìn)的儀器設(shè)備和研究技術(shù)的問世，生物科學(xué)已經(jīng)從基本上是靜態(tài)的、以形態(tài)描述與分析

3、為主的學(xué)科演化發(fā)展成動(dòng)態(tài)的、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的定量的學(xué)科，人們將其稱為生命科學(xué)。當(dāng)今的生命科學(xué)正從分析走向綜合，其特征是對(duì)分子、細(xì)胞、組織、器官及整體的全方位的綜合研究。如果說20世紀(jì)生物學(xué)是分析的世紀(jì)，那么21世紀(jì)生命科學(xué)將從分析走向綜合，將是統(tǒng)一生物學(xué)的世紀(jì)，并將形成嶄新的生命觀。20世紀(jì)80年代以來，由于分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)研究的進(jìn)展和基因工程、反向遺傳學(xué)方法的應(yīng)用，在細(xì)胞學(xué)上取得許多重大成果。目前細(xì)胞生物學(xué)的研究熱點(diǎn)主要在：在細(xì)胞

4、的結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)中，真核細(xì)胞基因組的結(jié)構(gòu)及其表達(dá)是細(xì)胞研究的中心問題；基因產(chǎn)物如何構(gòu)建成細(xì)胞結(jié)構(gòu)，以及如何調(diào)節(jié)和行使細(xì)胞功能。綜觀近年來細(xì)胞生物學(xué)的研究進(jìn)展有以下幾方面：從細(xì)胞結(jié)構(gòu)上看，整個(gè)細(xì)胞猶如一種復(fù)雜的膜系統(tǒng)串連在一起，細(xì)胞表面的質(zhì)膜和細(xì)胞中的內(nèi)膜（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、高爾基體膜、線粒體膜、溶酶體膜以及細(xì)胞核的核膜等），它們都有相互聯(lián)系，彼此轉(zhuǎn)化的密切聯(lián)系。生物膜系統(tǒng)使細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核在形態(tài)上和功能上連成一個(gè)完整的統(tǒng)一體。細(xì)胞膜的作用

5、不僅保持細(xì)胞和細(xì)胞器的完整性、相對(duì)獨(dú)立性和穩(wěn)定性；許多極為重要的生命活動(dòng)都與膜系統(tǒng)有關(guān)。例如，能量的轉(zhuǎn)化和流動(dòng)是在生物膜上進(jìn)行的；細(xì)胞與周圍環(huán)境、細(xì)胞間的物質(zhì)交換也是通過膜實(shí)現(xiàn)的；此外，細(xì)胞內(nèi)外、細(xì)胞間的信息傳遞，也離不開膜的作用。關(guān)于細(xì)胞功能的研究，雖然細(xì)胞中各種結(jié)構(gòu)都有各自相對(duì)專一的功能，但它們是相互聯(lián)系的，彼此協(xié)調(diào)一致，完成一個(gè)細(xì)胞的整體功能。綜合地講，在一個(gè)細(xì)胞里的生命活動(dòng)主要體現(xiàn)幾個(gè)方面：物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，即舊物質(zhì)的分解，新物質(zhì)的合

6、成；能量的轉(zhuǎn)換，包括能量的轉(zhuǎn)換，從光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能；能量的流動(dòng)，即從分解的物質(zhì)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(xì)胞，明確的體現(xiàn)出染色體，但他沒有認(rèn)識(shí)到這個(gè)的重要性，40年后德國人H.vonWaldeyer因這一結(jié)構(gòu)可被堿性染料著色而定名為染色體。1861德國人M.Shultze認(rèn)為動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的肉樣質(zhì)和植物體內(nèi)的原生質(zhì)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(duì)豌豆的雜交試驗(yàn)結(jié)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(zhì)基礎(chǔ)”的演講報(bào)告時(shí)首次把原生質(zhì)的概念介紹給了英國公眾。1869瑞士人F.Miescher從膿細(xì)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(xì)胞的有絲分裂，于1882年提出

8、了“有絲分裂”這一術(shù)語。后來德國人E.Strasburger(187680)在植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有絲分裂，認(rèn)為有絲分裂的實(shí)質(zhì)是核內(nèi)絲狀物（染色體）的形成及其向兩個(gè)子細(xì)胞的平均分配，動(dòng)植物的受精實(shí)質(zhì)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(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)的概念。1883比利時(shí)人E.vanBeneden證明馬蛔蟲配子的染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半，并且在受精過程中卵子和精子貢獻(xiàn)給合子的染

9、色體數(shù)目相等。1883比利時(shí)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(xì)胞核控制遺傳的論斷。1886德國人A.Weismann提出種質(zhì)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(xì)胞的內(nèi)共生物，并認(rèn)為線粒體與能量代謝有關(guān)。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(zhì)，并描述了染色體聯(lián)會(huì)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(bào)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(xué)實(shí)驗(yàn)，1910年提出遺傳的染色體理論，1919年發(fā)表“遺傳的本質(zhì)”。1926年發(fā)表“基因?qū)W說”。1910德國人A.Kossel獲得諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，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(jié)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(gè)基因一個(gè)酶的概念。1944美國人O.Avery，C.Macleod和M.McCarthy等人通過微生物轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)。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(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)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(xì)胞呼吸有關(guān)。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(shí)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(jiǎng)。1956年，蔣有興（美籍華人）利用低滲處理技術(shù)證實(shí)了人的2n為46條，而不是4