现代科学技术导论论述题.doc

论述题DNA分子的复制是指以亲代DNA分子为样板（生物学上称“模板”）来合成子代DNA的过程。DNA分子是边解旋边复制的。DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，按照碱基互补配对原则，合成出与母链互补的子链。新合成的子链不断地延伸，同时每条子链与对应的母链相互盘绕成螺旋结构，形成一个新的DNA分子。这样，一个DNA分子就变成两个完全相同的DNA分子。自组织：自发组织形成的有序结构的过程叫做“自组织”。板块构造的基本理论：1. 地球岩石圈和软流圈参与了地球总体的构造运动。2. 岩石圈可分为若干个刚性板块。每个板块在软流圈上不停地作水平位移。3. 板块的水平位移具有三种形式：即板块之间的相对运动，板块之间的反向运动和板块之间的相互错动。4. 板块运动的驱动力是上地幔热对流。两板块的背离发生在对流的上升处，两板块的汇聚发生在对流的下降处。5. 板块运动是大洋地壳演化的根本原因。洋壳在不断更新，新洋壳在洋脊处形成，老洋壳在海沟处消亡。生物技术是当代的高新技术，它通过认为控制的方法，改变生物的遗传性状，定向地创造出生物新品种或新物种。生物技术是一个具有巨大潜力的新技术群，它包括酶工程、基因工程、细胞工程和发酵工程。1997年2月24日克隆羊“多莉”问世。（英）伊恩、维尔穆特博士是克隆羊的培育人。基因（gene）是有遗传效应的DNA的特定区段，是含特定遗传信息的核苷酸序列，是控制生物性状的遗传物质的功能和结构单位。基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息。基因是遗传的物质基础，也是遗传学研究的核心。1953年4月，英国物理学家克里克和美国分子生物学家沃森在英国自然杂志上，发表划时代的论文核酸的分子结构DNA的结构模型。这篇论文提出了脱氧核糖核酸（DNA）分子的双螺旋梯形结构模型。从而解决了DNA分子结构与DNA的自我复制问题，从此诞生了分子生物学。细胞由细胞膜、细胞质、细胞核（包含23对染色体）等组成。遗传是指生物上下代的相似现象。变异是指生物的前后代之间或同一代不同个体之间，总是或多或少地存在着一些差异。基因工程又称重组DNA技术。基因工程是利用基因拼接技术把我们所需要的基因（DNA片段）提取出来，在生物体外人工进行分离、剪切、重组、拼接，然后植入某种细胞的DNA中去，使后者具有用常规方法无法获得的新的遗传性，从而改造或组建生物的现代技术。基因工程操作步骤：1.目的基因的制备2.把目的基因结合到基因载体上3.将重组DNA分子引进到受体细胞中去并在受体细胞中复制保存.筛选受体细胞.后期培养所谓酶工程，就是在一定的生物反应器中，利用酶的特异催化功能，快速、高效地将相应的原料转化成有用物质的技术。它可使某些原来在高温、高压下进行的反应得以在常温、常压下进行，这不仅可以节约能源、材料、减少污染，而且可以获得高纯度的物质。酶是一种特殊的蛋白质，是蛋白类的生物催化剂，是由活的生物细胞产生的。一切生物化学反应都是由酶来控制的。酶的固定化技术是酶工程的核心。酶的自然界中最有效的催化剂，酶催化的特点是在常温、常压下起催化作用，并且有高度的选择性、专一性和活性。所谓酶的固定化技术，就是将生物酶固定到高分子载体上，这不但保持了生物酶的高活性和高选择性，同时变成了不溶于水的固相状态，弥补了天然酶的易失活、易污染产物及不能反复使用的缺点。现代发酵工程也称微生物工程，是将传统发酵技术与现代DNA重组、细胞融合技术结合起来的现代微生物发酵技术。发酵工程的操作一般可以分为4个阶段第一阶段是选取发酵原料及对原料进行预处理。第二阶段是发酵过程的准备。第三阶段是发酵过程。第四阶段是发酵产品进行分离和提纯，以获得符合要求的发酵产品。细胞工程是在细胞水平上利用生物、改良生物和创造生物的技术。按遗传操作对象的结构层次，细胞工程可分为4个方面：染色体工程、染色体组工程、细胞质工程、细胞融合技术。生物技术在医学上的应用，已经给医学带来一场革命性的变化。1.基因工程药物2.大显身手的基因疗法（1）基因疗法治癌（2）心脏病的基因疗法（3）遗传病的基因疗法基因是可以开启和关闭的、基因与人类衰老有关、基因可以控制器官的形状、基因可以控制与发育有关的蛋白质的形成、基因可以控制与智力发育有关的蛋白质的形成。3. 器官移植的基因技术集成电路的发明导致了电子技术的一次新的革命，标志着进入了微电子技术的阶段。微型计算机的运算器、控制器、存储器以及输入、输出设备都是微电子技术的结晶。其中运算器和控制器集成在一个芯片上，称为中央处理单元（CPU），也叫微处理器。运算器是完成数学运算和逻辑运算的部分，控制器则起指挥计算机的作用。计算机具有以下特点：1.快速的运算能力2.足够高的计算精度3.超强的记忆能力4.复杂的逻辑判断能力5.按程序自动工作的能力电子计算机从规模和性能上分为巨型、大型、中型、微型和单片型。2、 计算机的发展史世界上第一台电子计算机于1946年2月15日诞生，取名ENIAC。计算机从其诞生经历了四代：1. 第一代（19461958）主要特点是使用电子管作为逻辑元件。运算器和控制器采用电子管，存储器采用电子管和延迟线，只能用机器语言和汇编语言编程序。这一代计算机在控制上的特点是高度的中央集权制，一切操作，包括输入、输出在内，都由中央处理器集中控制。这种计算机主要用于科学技术方面的计算。2. 第二代（19581964）采用了性能优异的晶体管代替电子管为逻辑元件。晶体管计算机的体积大大缩小，而使用寿命和效率却大大提高。磁记录设备的应用是第二代计算机的又一个特点。主存储器用磁芯，外存储器用磁鼓，主存储器的内容从几千字节提高到10万字节。程序系统发展很快，提出了高级语言及其编译程序的思想。3. 第三代（19641971）重要标志是采用了集成电路。集成电路使计算机的体积、可靠性、速度、功能、成本等方面有了大幅度的改善。运算速度和内存容量分别达到每秒上千万次和十几万字节。4. 第四代（1971年以后）最显著特点是大规模集成电路和超大规模集成电路的采用。形成了软件工程，建立了数据库，出现了大量工具软件。建立了计算机网络，实现了计算机之间的相互信息交流，多媒体技术迅速发展。5. 第五代智能计算机突破冯、诺伊曼模式，放弃二进制。计算机硬件是指计算机系统中的全部设备。包括：计算机的主机及外围设备。它由各种机械的、磁性的、电子的装置或部件组成，是计算机进行工作的物质基础。计算机软件是指使用计算机系统的全部技术，包括计算机中使用的所有程序和有关技术资料。1、 计算机的硬件系统构成计算机的硬件系统通常有五部分：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。1. 输入设备：将数据、程序、文字符号、图像、声音等传送到计算机中。常用的输入设备有：键盘、鼠标器、触摸屏、扫描仪及各种传感器等。2. 输出设备：计算机通过输出设备将运算结果输出出来。计算机常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。3. 存储器：计算机将输入设备接收到的信息以二进制的数据形式存入存储器中。存储器有两种，分别叫做内存储器和外存储器。（1） 内存储器简称内存（也称主存储器），用来存放当前计算机运行所需要的程序和数据。按存储方式，内存储器可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。只读存储器只能读出信息，而不能写入信息，已存入的信息不会因关机而消失，通常只读存储器的内容是由厂家做好的（存放固定不变的程序和数据）。随机存储器可随机读出和存入信息，但关机后，所存入的信息将全部消失。（存放变化的程序和数据）（2） 外存储器（简称外存）是内存储器的后备，它的速度较低，但容量大。计算机工作时将一些常用的信息放在内存，暂时不用的留在外存。4. 运算器：计算机的运算器是完成各种算术运算和逻辑运算生物装置，能做加减、乘、除等数学运算，也能做比较、判断、查找等逻辑运算。5. 控制器：是指挥和控制其各部件协调工作的机构。在微型计算机中，运算器和控制器是集成在一个芯片上的，叫中央处理单元（CPU），也叫微处理器。CPU是计算机系统的核心，CPU性能的高低直接决定了一个计算机系统的档次。CPU 的主要技术指标有：字长CPU能同时处理的二进制数据的位数。它决定了计算机一次数据操作的吞吐量。一般说来，字长越长，运算精度越高，处理速度越快，但价格也越高。主频计算机的时钟频率，指CPU在单位时间内平均“动作”的次数。时钟频率越高，运算速度就越快。2、 计算机的软件系统软件是指程序、程序运行所需要的数据、与程序相关的文档资料的集合。程序是一系列有序的指令的集合。计算机之所以能够自动而且连续地完成预定的操作，就是运行特定程序的结果。计算机程序是用某种计算机语言类编织的，编制程序的工作就成为程序设计。软件是计算机的灵魂。软件分为两大类：系统软件和应用软件。1. 系统软件是管理、监控和维护计算机资源，是计算机能够正常高效工作的程序及相关资料的集合。主要包括：操作系统、程序设计语言的解释程序和编译程序、服务型程序、数据库管理系统等。2. 应用软件是为了解决用户的各种问题而编制的程序及相关资料的集合，是针对某一特定的问题或需要而编制的软件。应用软件需要系统软件的支持，或者说系统软件是应用软件开发和运行的支持环境。以系统软件作为基础，用户就能够使用各种各样的应用软件，让计算机完成各种工作。第4节 计算机的应用计算机主要的应用领域：1、 科学计算2、 信息处理（占80%以上）3、 自动控制与机器人（机器人是生产高度自动化的标志。）4、 计算机辅助系统计算机辅助设计CAD，就是用计算机帮助各类设计人员进行设计。计算机辅助制造CAM是指用计算机进行生产设备的管理、控制和操作的技术。计算机辅助教育CBE包括：计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试CAT和计算机管理教学CMI。5、 多媒体应用多媒体是计算机技术与图形、图像、动画、声音和视频等技术相结合的产物。多媒体计算机的出现提高了计算机的应用水平，扩大了计算机技术的应用领域，使得计算机除了能够处理文字信息外，还能处理声音、视频等信息。6、 网络应用7、 电子商务：所谓电子商务，是指通过计算机和网络进行的商务活动。电子商务系统也面临诸如保密性、可测性和可靠性等挑战。8、 电子出版物：分为：娱乐类、资料类、教学类。9、 人工智能：人工智能（AI）是指用计算机和工程的方法来理解人的智能行为，使计算机能应用在需要认知、感知、推理、学习、理解及其他类似有认识和思维能力的任务中。1、 高性能计算机2、 网络计算机3、 智能计算机4、 光计算机5、 神经元计算机6、 生物计算机7、 量子计算机在人类历史上，信息技术经历了五个重要的发展阶段，也称为信息技术的五次革命。第一阶段是在人类的远古时期，用语言表达思维。（语言的产生）第二阶段始于公元前5000年，人类发明了文字，并将发明和创造用文字记录下来，传播后世。语言和文字是人类信息流通的最早的载体，而且沿用至今。（文字的创造）第三阶段是发明了印刷技术，出现了报纸、图书和期刊，扩大了信息交换的范围。（印刷术的发明）第四阶段是19世纪发明了电报、电话、无线电、传真和电视等一系列现代技术，加快了人类的信息交流的速度。（电信、广播和电视）第五阶段是20世纪中叶发明了电子计算机、人造卫星、光纤通信技术，使信息交换发生了深刻变化。（现代信息技术）现代信息技术是借助以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的手段，对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、存储、传播和使用的能动技术。1. 按其成因划分可将能源分成三类：地球本身蕴涵的能量，如核能、地热能等；来自地球外天体的能源，如宇宙射线、太阳能以及由太阳能引起的水能、风能、海洋能、生物质能、光合作用、化石燃料（如煤炭、石油、天然气等，它们是1亿年前由积存下来的有机物物质转化而来的）等；地球与其他天体相互作用的能源，如潮汐能。2. 按被利用的程度划分可将能源分为常规能源和新能源。 常规能源如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等，其开发利用时间长、技术成熟、能大量生产并广泛使用，因此常规能源有时又称为传统能源；新能源是指其开发利用较少或正在研究开发之中的能源，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等，新能源有时又称为非常规能源。核能通常也被看作新能源。（占能源消费的15%）3. 按获得的方法划分可将能源分为一次能源和二次能源。一次能源即自然界存在的，可供直接利用的能源，如煤炭、石油、天然气、风能、水能等；二次能源，即由一次能源直接或间接加工转化而来的能源，如电力、蒸汽、焦炭、煤气、氢能等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。4. 按能否再生划分可将能源分为可再生能源和非再生能源。可再生能源是能不断地再生和得到补充的能源，如水能、风能、海洋能、太阳能、生物质能等；非再生能源随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。5. 按对环境的影响划分可将能源分为清洁能源和非清洁能源。清洁能源是对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等；非清洁能源是对环境污染较大的能源，如煤、石油等。2、 常规能源常规能源包括煤炭、石油、天然气、水能、核电，它们在目前能源结构中占主要地位。煤炭、石油、天然气均属化石燃料，它们分别是古代植物和低等动物的遗体在缺氧条件下经高温高