分子生物学与系统生物学的区别与联系

一、分子生物学与系统生物学的区别与联系？ 答：二者的区别和联系主要从宏观和微观上讲。分子生物学的研究采用典型的 还原论方法，研究对象主要是分子水平上的，即生物系统中的大分子、信号分 子的结构、生化性质以及功能，基因表达过程中的调控，以及 DNA 重组。分 子生物学只研究系统的组成元素，最后给出系统的组成元素清单，它是系统生 物学的基础，但它的研究结果只能解释生物系统的微观或局部现象，无法说明 系统整体所具有的功能从何而来。而系统生物学作为一个整体，表现出完善的 整体行为，而组成系统的细胞、基因、蛋白质等只能作为系统的一个构件、一 个元素、通常情况下它无法表现出“系统”行为。系统生物学与分子生物学研 究对象不同，系统生物学研究的是系统整体，研究由系统元素形成有功能的整 体所依赖的组织方式和潜藏规则，它同时研究系统的不同层次，以及他们之间 的相互作用关系，并将这些整合起来深刻挖掘系统整体的功能形成机制。系统 生物学虽然在研究对象上与分子生物学不同，但他们之间并不是完全不相关的， 系统生物学的研究离不开分子生物学研究所给出的大量资料和数据，正是依赖 这些，系统生物学才有了建模的基础。同时分子生物学的研究结果只有通过系 统生物学进行整合才能从理论上对系统的宏观性质达到定性定量的理解，反过 来，系统生物学的研究成果也可以用来指导分子生物学的实验设计。因此二者 之间其实是相互补充的，只有结合起来，才能充分认识生命现象。 二、BPE 的特点、探测与应用 答：BPE 指超微弱光子辐射，BPE 的光谱范围从紫外、可见到红外波段。 特点：BPE 具有高度的相干性，并具有泊松相干场的特征，它是生物体量子效 率极低的一种低水平化学发光。 如果说光子学是产生和利用以光子作为量化单 位的辐射的技术，而且其应用范围从能量的产生和探测扩展到信息的提取、传 输与处理等，那么，生物光子学则涉及生物系统以光子形式释放能量和对来自 生物系统的光子探测，以及这些光子携带的有关生物系统的结构与功能信息， 还包括利用光子对生物系统进行加工改造。 探测与应用：1 、生物超弱发光的成像 利用高灵敏度的光子探测与成像技术， 并结合光子统计与光子相关测量技术，在可见或近红外波段获得生物体的超弱 发光的二维图像，用以测量人体的代谢功能与抗氧化、抗衰老的机体防御功能。 因此可望在疾病与临床诊断方面得到重要应用。 2、生物系统超弱发光的重要应用生物系统的超弱发光在临床诊断、农作物遗传 性诊断及环境监测功能等方面有重要的应用。由于超弱发光与生物体的生理病 理状态有关，因此使之在临床诊断上有潜在的应用价值。 3、生物系统的诱导发光外界短暂的强光照射可以诱导生物系统的光子发散，这 种诱导发光的强度通常大大高于自发发光的强度，且随时间衰减。诱导发光的 光谱和强度取决于组成生物系统的可激发分子的种类和含量，还取决于分子间 的相互作用及能量传递，因此，诱导发光将能提供生物系统组成的结构的信息， 这种发光早已用于植物光合作用的研究。 4、在中医诊断中的应用： 研究超弱发光成像、人体 PE 分布以及研究病变时，或受光照，或受其 他刺激时穴位上 PE 的变化，已经成为备受关注的问题； 中医光子学 PE 系统能提供人体超弱发光成像的分布特征，与脏腑、经 络、穴位的对应关系或相应比值的变化，并与中医学中关于气的各种表 征相对照，会深化对气的理解，将为中医学基础研究提供科学的数据； PE 技术有可能成为一种非侵入性、无创伤性的诊断技术，并可作为一种 监测疗效的有效方法。 三、影响光镊质量的因素有哪些？为什么？ 答：光镊指可挟持、操纵微小的粒子。影响因素有光的波长、光束宽度和功率。 原因：光镊的基本原理是：当一个微粒（如一个与生物大分子结合的硅珠）处 于一个强度按高斯分布的激光光束中时，由于光场强度的空间变化，光束将对 微粒产生一种梯度压力，驱使其移向光束中心，并使其稳定在那里。这样，激 光束就似“钳子” 将粒子牢牢地钳住，并令其随光束人为地移动。又因为光镊径 向尺寸很小，产生的势阱与分子布朗运动的能量相近，所以直接虏获长链分子 很困难，因此光钳施加在微粒上的压力取决于光的波长、光束的宽度及功率等。 四、调研光镊最新研究进展？ 答：光镊又称单光束梯度力光阱，简单说就是用一束高度汇聚的激光形成的三 维势阱来虏获、操纵控制微笑粒子。它的原理可分为三个机制，即几何光学机 制、瑞利机制、中间机制。对几何光学机制虏获力的产生可通过光折射和动量 守恒分析，如果散射力和梯度力能够达到平衡，就能够实现对粒子的稳定虏获； 瑞利机制则是利用光是电磁波，粒子在光的电磁场被极化成点偶极子；中间机 制处于两者之间。光镊技术问世以来发展迅速，其操作和检测的精度已从 um 量级发展到 nm 量级。光镊最新进展有：1、纳米光镊技术：操控对象的尺度延 伸到纳米量级，光镊阱位的操控定位也达到纳米精度；2、单光镊的时分复用: 可以实现多隔微粒的操控，但不易进行复杂操作；3、多光镊系统：这种结构都 由独立的光束形成，可以对某一激光束进行分束来得到多个光束，常用的有偏 振分束法和干涉法；4 、光镊与其他技术的结合：如光镊与刀子的结合。此外， 提高光镊的效率和捕获功能也一直是人们努力地目标，为此，不同光场分布的 光被用来形成光镊。总之，光镊技术是物理与生物两大基础学科的交叉，为新 实验技术和方法与重大生物学基本问题的结合提供了极好的切入点，已经在生 命科学若干基本问题的研究充分发挥了重要的作用。作为带有前瞻性的基础研 究方向，同时也必定会派生出各种实用的技术和方法，必将拥有一个广阔的发 展前景。 五、评论光子中医学的内容和发展前景 答：光子中医学是指在中医理论指导下，将光子学理论和技术应用到中医预 防、诊断、治疗、康复与保健等领域，从细胞、器官及整体水平研究机体发 射和接受光信息的运动规律，并进行定性、定量或半定量分析的系统性学科。 属于光子学与中医学的交叉学科。它的主要内容有光子中医学的基础理论研 究；光子中医学的临床运用；光生物效应实验研究；光子学在中药学研究中 的应用。从光子中医学内容看，现在研究方向注重人体健康，一切以人为本。 科技的发展、社会的进步，随之也会带来一系列问题，正所谓生命是革命的 本钱，没有生命一切的进步也没有意义。人类面临的困难永远无法停止，自 然地灾害、病毒的侵入、癌症的发生等等，都直击人类。光子中医学的最终 目标就是为人类服务，克服困难，因此它的研究具有重大的意义。但是它的 发展是艰巨的：中医学面临着现代化挑战；现代的科学技术发展将促进中医 学的发展；光子中医学是将光子学及其技术应用于促进中医的现代化进程， 将随着现代科学的发展而发展；光子中医学着为一个新兴的学科分支，将以 先进的科学技术为基础，促使中医药学理论与临床的深入与发展；它还是从 光子中医学到物理中医学或中医物理学。因此作为带有前瞻性的基础研究方 向，同时也必定会派生出各种实用的技术和方法，必将拥有一个广阔的发展 前景。同时也是接受考验最严峻的研究。 六、评价中医学与分子生物学（系统生物学）的关系 答：关系：二者相互促进、相互利用，具有不同性，又有相容性 1、中医学要采用分子生物学技术：分子生物学研究条件易于控制、手段丰 富、研究积累快，该技术可以为研究中医学创造绝佳的