當(dāng)代自然科學(xué)的重大基本問題課件

當(dāng)代自然科學(xué)的重大基本問題當(dāng)代科學(xué)技術(shù)已發(fā)展為一個十分龐大的體系，整個科技大廈是構(gòu)筑在自然科學(xué)的基礎(chǔ)上的。自然科學(xué)的任務(wù)是研究自然界各種物質(zhì)的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和運動規(guī)律，不斷探索新現(xiàn)象，揭示新規(guī)律，提出新理論，建立新理論。不同層次的物質(zhì)都有其特有的屬性和運動規(guī)律。因此，自然科學(xué)在探索自然奧秘時，根據(jù)研究對象不同，誕生出不同的基礎(chǔ)學(xué)科。如物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地學(xué)等。所謂科學(xué)的基本問題，是那些從亙古開始，人類的圣哲先知就開始探求，而至今人們?nèi)栽诓煌５刈匪鞯淖匀粖W秘；是那些與人類認(rèn)識論、自然觀等哲學(xué)命題密切關(guān)聯(lián)、相互促進(jìn)、有重大哲學(xué)意義的課題。揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)之謎

物質(zhì)構(gòu)成之謎——一個古老而年輕的哲學(xué)命題物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的當(dāng)代進(jìn)展粒子物理學(xué)的目標(biāo)是探索物質(zhì)的基本組元和它們之間相互作用的規(guī)律。近40多年來，它在對相繼發(fā)現(xiàn)的數(shù)百種粒子性質(zhì)的研究中，總結(jié)出如下規(guī)律：所有粒子的運動遵循四種基本力的相互作用規(guī)律；夸克、輕子和傳播子（即傳遞力的粒子）是更為基本的粒子?？茖W(xué)家們對四種基本力、粒子性質(zhì)進(jìn)行理論和實驗研究，總結(jié)其規(guī)律性和提出理論模型膨脹的宇宙生命與智力起源生命的本質(zhì)生命的本質(zhì)是什么？這是自然科學(xué)長期探索的問題，也是哲學(xué)上的一個大問題20世紀(jì)50年代，沃森和克里克提出了DNA（脫氧核糖核酸）的雙螺旋模型，宣告了一個富有生命力的新學(xué)科——分子生物學(xué)的誕生分子生物學(xué)的研究成果，使我們加深了對生命本質(zhì)的認(rèn)識生物大分子的自復(fù)制DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA是一種高分子化合物，組成它的基本單位是脫氧核苷酸。每個脫氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脫氧核糖和一分子含氮堿基組成組成脫氧核苷酸的含氮堿基有4種，它們是腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）多個脫氧核苷酸一個連一個，就成為脫氧核苷酸鏈DNA不僅具有一定的化學(xué)組成，還具有特殊的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的復(fù)制生物大分子DNA的自我復(fù)制機(jī)制是20世紀(jì)最令人振奮的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一。DNA分子的復(fù)制是指以親代DNA分子為樣板（生物學(xué)上稱“模板”）來合成子代DNA的過程。DNA分子是邊解旋邊復(fù)制的。首先，DNA分子利用細(xì)胞提供的能量，在解旋酶的作用下，按照堿基互補配對原則，合成出與母鏈互補的子鏈。新合成的子鏈不斷地延伸，同時每條子鏈與對應(yīng)的母鏈互相盤繞成螺旋結(jié)構(gòu)，形成一個新的DNA分子。這樣，一個DNA分子就變成兩個完全相同的DNA分子

基因與人類基因組現(xiàn)代遺傳學(xué)認(rèn)為，基因是控制生物性狀的遺傳物質(zhì)的功能單位和結(jié)構(gòu)單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，每個基因中可以含有成百上千個脫氧核苷酸人基因組DNA大約由30億個核苷酸組成，其息量約為120億比特，可以編碼20萬種蛋白質(zhì)。不同的基因，堿基排列順序不同。人類大約有5萬至10萬個基因一旦破譯工作全部完成，就能掌握人類遺傳信息，建立起完整的遺傳信息庫。危害人類健康的5000多種遺傳病以及與遺傳密切相關(guān)的癌癥、心血管疾病和精神疾患等，可以因此得到預(yù)測、預(yù)防、早期診斷與治療RNA：DNA是遺傳物質(zhì)，它的基本功能包括兩個方面：一方面通過復(fù)制，在生物傳宗接代的過程中傳遞遺傳信息另一方面，在后代的個體發(fā)育中，能使遺傳信息得以表達(dá)，從而使后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀蛋白質(zhì)是組成生物體的重要成分，生物體的性狀主要是通過蛋白質(zhì)來體現(xiàn)的，生物體內(nèi)大部分化學(xué)反應(yīng)也離不開叫做“酶”的蛋白質(zhì)進(jìn)行催化。因此，基因?qū)π誀畹臎Q定性作用是通過DNA控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的。遺傳信息并不能直接由DNA傳遞給蛋白質(zhì)。這是因為DNA主要存在于細(xì)胞核中，而蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。DNA所攜帶的遺傳信息，就需要另一種核酸——核糖核酸（RNA）。RNA分子由許多分子的磷酸、核糖和含氮堿基組成。與DNA相比，RNA的成分中含有核糖，而不含有脫氧核糖生命語言的“轉(zhuǎn)錄”和“翻譯”基因控制蛋白質(zhì)合成的過程，包括“轉(zhuǎn)錄”和“翻譯”兩個重要步驟：轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行的，它是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程翻譯是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的，它是指以信使RNA為模板，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程遺傳密碼是大自然最偉大的創(chuàng)造之一在密碼中蘊藏著“生命機(jī)器”工作的重要原理，包含了生命形成和進(jìn)化的豐富信息。在中心法則里，DNA決定RNA的性質(zhì)是遵循著堿基互補配對原則的人類對大腦和智力的探索智力基石：大腦白質(zhì)大腦白質(zhì)科學(xué)家曾認(rèn)為，白質(zhì)只是一種被動傳輸神經(jīng)信號的大腦組織，但最新研究發(fā)現(xiàn)，它也可以主動影響學(xué)習(xí)過程，并與大腦功能失常相關(guān)。大腦灰質(zhì)（由神經(jīng)元組成）負(fù)責(zé)思維與計算功能，而白質(zhì)〔由包裹了髓鞘的軸突組咸〕負(fù)責(zé)調(diào)控神經(jīng)信號的傳遞，協(xié)調(diào)各腦區(qū)間的協(xié)作嬰兒出