生物学学科简介

生物学学科简介

生物学学科简介0710生物学一级学科简介一级学科（中文）名称：生物学（英文）名称：Biology一、学科概况生物学是人类在对生存环境和自身认识的长期积累中，逐渐建立和发展起来的一门古老学科，与医学、农学有着密不可分的联系。特别是在今天，人类社会生存和发展面临的诸多难题以及相关支持学科的发展都更加凸显了生物学的重要性，同时也极大地推动了生物学的迅速发展。生物学的发展大致可分为为3个阶段：①19世纪以及更早的时期，是以形态描述为主的时期。②19世纪至20世纪的前半个世纪，进入了实验生物学时期，生物学建立并得到长足发展。③20世纪50年代以来，进入了快速发展的现代生物学时期。生物学作为一个独立的学科概念出现于19世纪。然而，生物学的起源通常追溯到古希腊，特别是哲学家亚里士多德的贡献。他对动物分类与解剖的工作，被看作最早的系统性的生物学研究。17至18世纪，生物学最早的分支-植物学和动物学逐渐形成专门的学科，1735\n年林奈建立的用于分类的‘二名法’沿用至今。19世纪到20世纪的前半个世纪，是生物学建立和快速发展的时期。借助于显微镜的发明和应用，施旺与施莱登于1838年和1839年提出了细胞学说，展示了生物界的同一性；1859年达尔文的进化论解释了生物的多样性；1966年孟德尔遗传学说和随后的摩尔根的基因学说揭示了生物的遗传规律。正是细胞学说、进化论和遗传学说的建立奠定了现代生物学的基础。1953年Watson和Crick发现了DN心子双螺旋结构，标志分子生物学这一新兴学科的问世，人们得以从分子水平上阐明生命活动的规律。分子生物学一经建立便强有力地影响和渗入到生物学的几乎各个学科领域，不仅产生了细胞生物学、分子遗传学和神经生物学等新的学科，而且极大地改变了整个生物学的面貌。同时，对医学和农业学实践也产生了巨大影响，出现了以基因操作为基础的新兴生物技术产业。这一时期的突出特点是物理学，化学的理念和技术成就，密切地与生物学相结合，并日益成为生物学快速发展的动力。20世纪90年代以来，DNA测序技术，生物芯片技术与质谱技术的发展与基因打靶技术的广泛应用，促进了功能基因学和蛋白质组学等“组学”的兴起以及生物信息学的快速发展，人们能够“认识”并能以实验手段加以研究的基因和蛋白质的种类有了爆炸性的增加，从而也使得过去相对孤立的功能基因、调控因子或信号通路的研究，日益趋于迅速细化的网络式系统研究。而生物学自身也成为一门学科综合性很强的前沿学科。从1953年DN破螺旋模型的建立至2003年人类基因组计划的完成，分子生物学从建立发展到了登峰造极的程度。而多莉羊的诞生，人胚胎干细胞的建系和诱导性多潜能干细胞技术的建立等，是生物学的研究在细胞乃至整体水平运用分子生物学手段的重要标志，显示出\n生物学又进入了一个新的发展阶段。其特点是：以细胞及其社会、特别是生物活体为研究对象；以细胞信号调控网络为研究重点；在多层次上特别是纳米尺度上揭示生命活动本质为目标；多领域、多学科的交叉研究成为生物学研究的主要特征。总的特点是从生命活动的静态分析到动态的综合。可以预见，21世纪的生物学不仅在揭示生命本质的研究中将会能源、粮食和环境等诸出现重大突破，而且也必将在解决人类健康、多领域发挥极其重要的作用。二、学科内涵生物学是研究生命系统各个层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化以及生物与周围环境的关系等的科学。近年来许多科学家更倾向于称其为“生命科学”，以体现所研究的对象从实体存在的“生物”向生命现象的本质、生命活动的规律及其内在机制的拓展和深化。所以它的研究对象可以依据生物类型、生物结构和生命运动的层次、生物功能的类型、以及主要研究的手段等加以划分，并体现为二级及二级以下的学科。如按照生物类型，可分为动物学、植物学、微生物学、古生物学等；按照生物结构和生命运动的层次，分为分类学、解剖学、组织学、细胞学、分子生物学、生态学（现划为独立一级学科）等；按照生物功能的类型，分为生理学、免疫学、遗传学、发育生物学、神经生物学等；按照研究的手段分为合成生物学、计算生物学等。此外由于生物学学科内外的交叉还产生出化学生物学、生物物理学、肿瘤生物学等。总之，研究内容的细化以及相互交融和新老学科的代谢，以前是、现在是、将来也是一个不断发展变化的过程。值得提出的是，近年来基因组学、蛋白质组学和其他“组学”的迅速发展，使学科越分越细的进程出现了综合和系统化的新动态，系统生物学初现端倪。在生物学方面被广泛认同甚至成为学科基础的主要理论包括：达尔文提出的生物进化论；细胞学说；孟德尔遗传学说；遗传密码\n和中心法则理论（包括近年关于表观遗传和非编码RN颂控等重要发展）；普列高津耗散结构理论（将生命看作自组织化系统的理论）等。生命活动作为一种物质运动的高级形态有它自己的规律，同时又包含并遵循物理、化学等更基本的物质运动规律。因此，生物学研究要求有普通物理学、化学（特别是有机化学）、数学（包括统计学）、以及地学等知识基础。在生物学的发展史上，观察描述的方法、比较的方法和实验的方法等依次兴起，成为一定时期的主要研究手段。现在，生物学研究方法正向着精密、定量、实时、多参数多层次结合、精确深度干预，以及数学模型研究等方向迅速发展。观察和比较从17世纪近代自然科学发展的早期到现在，都是生物学研究的重要方法，同时迄今仍是其他方法的重要基础。观察方法的进步，包括各种光学显微镜、电子显微镜、原子力显微镜、以及三维成像、活体观察等都极大地提升了生物学观察的范围和能力。同时，借助质谱、X光衍射、光学CT等物理或化学手段，对生物样品的结构与成份的分析，从定性到定量，也是生物学研究方法的重要发展。实验方法是指人为地干预、控制所研究的对象或过程以及实验所需的环境条件，并通过这种干预和控制所造成的效应来研究对象的某种属性，尤其是阐明和验证生命活动的内在机制。化学和物理等学科的发展，提供了日益多样和有效的干预手段。例如定点突变、基因敲出、药物干预等实验方法都极大地推动了几乎所有生物学领域的发展。随着基因组计划和生物信息学的发展，系统研究方法(如高通量生物技术和生物计算软件的设计应用等)被广泛关注和采用。生物学的研究明显地开始超越过去相对割裂和孤立的局限性，从而更加迫近对生命复杂系统过程和本质的理解。\n三、学科范围1.植物生物学(PlantBiology)植物生物学是研究整个植物界从个体到群落、从宏观到微观的各层次中，生命的活动规律、演化及与环境的关系的科学。植物科学研究植物生长、发育、生殖等各个阶段基因调控、生化变化、生理过程的分子机制和信号传导；次生代谢及其产物的功能；响应环境因子变化的生理、生化及遗传基础；各个类群的结构特征及分类、起源、演化、亲缘关系和分布特征及其成因。植物科学与农、林、牧、医药、环境保护、轻工业等应用科学有密切联系。2.动物生物学(AnimalBiology)动物生物学是生物学的一个重要分支学科，以真核单细胞原生动物和多细胞的后生动物为研究对象，采用宏观和微观的生物学方法从不同层次上研究动物的形态结构、分类、生理机能、生殖、遗传、发育、系统发生与演化、行为、多样性、地理分布、与环境之间的相互作用等基础理论问题，以及研究与环境、资源、人类健康等相关的各种动物生命现象的综合性科学应用问题。3.微生物学(Microbiology)微生物学是生命科学领域中重要的分支学科，是研究微生物(病毒、细菌、真菌等)生命活动规律及其与自然环境关系的基础学科，即研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其与其他微生物之间，与动植物之间的相互关系，与外界环境理化因素之间的相互关系，微生物在自然界各种元素的生物地球化学循环中的作用。微生物学促进了分子生物学，细胞生物学，生物化学，免疫学，遗传学，医学，农学,药学，环境科学，食品科学等学科的发展，在工业、农业、医疗卫生、环境保护、食品生产等各个领域发挥着越来越重要的作用。随着基因组学，转录组学，代谢组学的发展，微生物学还将促进其他新兴学科，\n如合成生物学，系统生物学等学科的发展，等等。微生物学研究是理性设计与随机筛选结合最好的典范，是理论与实践结合最好的学科之O1.水生生物学(Hydrobiology)水生生物学是研究水域环境中的生命现象和生命过程规律及其与环境因子间相互关系的学科。现代水生生物学趋向于以生态系统的概念作为指导原则来研究各类水生生物在水域生态系统的结构和功能中所起到的作用，更加突出生态学意义。水生生物学的范畴还包括形态学、分类学、系统学和应用水生生物学等，研究范围涉及淡水、咸水和海水中的所有生物及其环境。内陆水体生物学即生物湖沼学(Bioticlimnology)，分为流水系统生态学(Loticsystemecology)、静水系统生态学(Lenticsystemecology)等学科。2.生物化学与分子生物学(BiochemistryandMolecularBiology)生物化学与分子生物学是生命科学的基础和前沿学科，也是数理科学与生命科学的交叉学科。生物化学是研究生物有机体的分子组成、生命过程的化学变化以及机体信息传递分子途径的学科，而分子生物学是在分子水平上研究生命现象的物质基础和生命过程基本活动规律，特别是各种生物有机体的基因组结构、基因表达调控元件、基因表达调控规律、DNAJ蛋白质的相互作用和环境因子对基因表达与基因组结构的影响等的学科。分子生物学是在生物化学基础上发展起来的，两者交叉重叠密切相关。生物化学与分子生物学科重视基础理论研究，同样重视科学技术发展和应用研究，为生物技术与医药产业的开拓发展提供理论指导。3.细胞生物学(CellBiology)细胞生物学是应用现代物理学、化学和分子生物学的方法与概念，从显微、亚显微及分子水平上研究细胞形态结构动态变化、生理机能、生活史、细胞与周围环境的相互作用，以及在整个细胞生命活\n动过程中的信号转导途径等基本问题的学科。细胞是生命活动的基本结构单位，对细胞的深入研究有助于揭开生命的奥妙，改造生物的性状和对疾病的治疗方法。细胞生物学是生物学、农学、医学和许多生物相关专业的一门必修课程。1.发育生物学(DevelopmentalBiology)发育生物学是胚胎学的继承，以揭示多细胞生物个体发育程序机制为其基本目标，其发展植根于细胞学、遗传学、分子生物学、生物信息学等对生命现象探索的交叉与综合。发育生物学在当今生命科学中，处于多种相关分支学科发展的策源和汇集点的地位，它不仅密切联系和深刻影响着当今生命科学的基础研究，以及医学、农业科学的发展，而且也展现出了对深入认识生命起源、演化这一根本生命过程的重要启示作用。2.生理学(Physiology)生理学作为生物学的一个分支，是研究生命体功能活动及其机理的科学。生命体的基本功能活动是新陈代谢、对于不断变化的内外环境变化做出反应，以及生殖。在这三大功能中，前两者是为了生命体个体生存，第三者则是为了种系延续。生理学在分子、细胞、组织、器官、整体的水平上研究这些生理功能的运行和调控机制及其整合原理，例如生物电信号和细胞信使的产生机制和信号转导过程、肌肉收缩和血液循环的发生和控制原理、神经系统和内分泌系统调控代谢和生殖功能的细胞分子机制等。现代生理学研究还将揭示这些生理功能的遗传基础和疾病中的变化规律。3.神经生物学(NeuralBiology)神经系统是已知生物界最复杂的系统，而影响神经系统的疾病，随着人类生活质量提高和老年化，显得越来越突出。揭示神经系统规律是自然科学重大挑战，也有助于诊断和治疗神经系统多种疾病。经过一个世纪的发展，近年神经生物学在综合交叉方面尤为显著，在传\n统生物学途径之外，数学、物理学、化学和计算技术的渗透带来新的生命。对于神经生物学的研究生，除应有系统扎实的神经生物学以及相关生物学必要基础外，学生在数学、物理学、化学、计算等某个方面掌握足够到可以应用于神经生物学的程度，能理解和应用交叉学科途径研究神经生物学重要问题。1.遗传学(Genetics)遗传学是通过对基因的变异研究基因的性质和规律的学科，为生命科学最重要的支柱学科之一。一个世纪前，摩尔根证明了孟德尔所发现的遗传因子的染色体基础，开创了遗传学科。遗传学在分子的生物个体的和群体水平上，研究基因在控制其结构与功能的分子机制、个体的全套基因构成与互动关系及个体内基因信息交流、和物种在演化过程中形成的个体与群体间变异所构成的生命多样性的遗传基础。遗传也是医学农业和环境保护的许多重大应用学科的基础。2.生物物理学(Biophysics)生物物理学是应用物理学及物理化学的方法与理论探索生命现象本质及其演化规律的学科。在后基因组时代，生物学已经从宏观定性的描述阶段进入到了定量的在单细胞乃至于单分子的微观水平揭示生命过程中物质输运、能量转换、信息传递、基因组稳定性及生命演化规律的研究阶段。近年来，生物物理学科又产生出一些新的研究方向，如，单分子生物物理、基因组生物物理、细胞及膜生物物理、神经生物物理、结构生物物理等新的研究领域。3.生物信息学与计算生物学(BioinformaticsandComputationalBiology)生物信息学和计算生物学是生命科学和信息科学、计算机科学的交叉学科。它以生物数据为主要研究对象，以计算机软件为主要研究工具，构建各种类型的数据库，研究新一代计算机软件，对大量原始数据进行存储、管理、注释、加工、比较、分析，从中获取具有明确意义的生物信息。在大量信息和知识的基础上，探索生命起源、生物\n进化等生命科学中重大问题，阐明细胞、器官和个体的发生、发育、病变、衰亡的基本规律和时空联系。四、培养目标学士学位：具备生物学基础理论、基本知识和基本技能，对生命本质、生命现象的基本规律有较为系统的理解；具有较好的自然科学和人文学科知识储备，受到良好的科学思维训练和人生定位与就业目标选择训练。能在社会不同工作领域找到合适自身特点的工作并发挥创造性作用，并成为在社会中传播现代生命科学理念的重要力量。硕士学位：对从事的研究方向及相关学科有广泛了解，这些知识包括基础生物学所需的相关课程，如动物、植物、微生物学、生物化学与分子生物学、细胞生物学、发育生物学、生理学、生态学、遗传与演化等核心生物学内容及数学（统计学），物理学和化学等其它相关学科。对自己所学的研究领域有比较系统了解。熟悉相关学科的文献，并掌握其主要进展。有能力获得在该学科特定领域开展工作所需的背景知识。能够在社会不同部门独立承担与生命科学相关的研发与管理工作。博士学位：对从事的研究方向及相关学科有广泛而系统的知识体系，并理解这些体系的核心概念。相关知识体系包括动物、植物、微生物学，生物化学与分子生物学，细胞生物学，发育生物学，生理学，生态学、遗传与演化等核心生物学内容及数学、物理学和化学等其它相关学科。对自己所学研究领域的历史与现状有全面系统的掌握。熟悉特定生物学科的文献，能够随时掌握其主要进展。有能力获得在该学科特定领域开展探索性研究所需要的背景知识。能够在社会不同部门，特别是在生命科学相关的教学、研究、应用开发部门独立承担开拓性的工作。五、相关学科\n哲学、心理学、考古学、数学、物理学、化学、海洋科学、系统科学、生态学、统计学、仪器科学与技术、计算机科学与技术、化学工程与技术、农业工程、林业工程、生物医学工程、食品科学与工程、生物工程、作物学、园艺学、农业资源与环境、植物保护、畜牧学、兽医学、林学、水产、草学、基础医学、临床医学、口腔医学、公共卫生与预防医学、中医学、中西医结合、药学、中药学、医学技术、管理科学与工程、农林经济管理、图书情报与档案管理、设计学。