赵保路 ： 杞人忧“地”

《杞人忧天》是中国战国时期道家经典著作《列子》中记载的一则寓言。这则寓言通过杞人担忧天地崩坠的故事，嘲笑了那种整天怀着毫无必要的担心和无穷无尽的忧愁，既自扰又扰人的庸人，告诉人们不要毫无根据地忧虑和担心。近期在国科大老科协成功举办学术沙龙中，李忠海教授作了题为“地球人类宜居环境的形成和演化规律”的主旨报告。报告首先介绍了地球在太阳系行星中特有的宜居性，指出地球内部的构造格架演化和挥发性物质循环对地表宜居环境起到的重要控制作用。早期地球以岩浆洋为特征，地球随后经历了自下而上的冷却过程以及热管构造等散热模式并逐渐冷凝。现今地球以板块构造为特征，描述了板块从新生到消亡的全过程。提出了地球渐变、突变和周期过程等多种假说。联想地球上突然出现生物灭绝、大洪水、大地震、大气增氧事件、冰期-间冰期的循环等等，这些地球上具有突发性和不可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾害，对社会也会产生很大影响[1]。这让我觉得杞人不仅要“忧天”，而且杞人很可能还要“忧地”了。一、地球几次地球渐变、突变和周期过程对生物的影响地球多次渐变、突变和周期过程对生物产生了巨大的影响，下面仅就几次典型的事件加以说明。1、地球上生命的出现化石记载地球上最早在大约35亿年前出现生命。但是地球上的生命是如何出现的仍是科学界未解决的谜题之一。当时天空出现电光闪闪，电离辐射，使地表空气中的碳、氢、氧等元素通过自由基反应，合成了一些

赵保路 ： 自由基致癌吗？

常常听一些人（甚至包括一些医生）说自由基致癌。其实这是对自由基的不全面理解。自由基确实有致癌的一面，但更重要的是自由基有生物功能的一面!自由基是细胞的分化生长、免疫反应、一氧化氮自由基内皮细胞松弛因子（荣获1998年诺贝尔生物与医学奖)，神经传导的逆信使、在学习和记忆中发挥重要作用等；但自由基也有致癌的一面[1-4]。本文对自由基的生物功能的一面不做详细介绍，重点讨论自由基致癌的一面。癌症的发病机理和引起癌症的因素非常复杂，不仅有物质因素，甚至还有精神因素。关于自由基和癌症的关系研究很多，报道也很多。癌的发生和发展分致癌的启动，促癌及癌的形成和发展三个阶段，每个阶段都有自由基的产生和参与。另外在癌的治疗过程也有自由基参与。因此可以说自由基与的癌关系极为密切。下面这张图是常见的可能致癌的自由基[5-6]。1.  辐照致癌和自由基 辐射可以致癌已经被很多事实证明。早在1902年就发现从事放射性工作者手容易得皮肤癌，受离子辐射容易得白血。日本广岛爆炸原子弹5 年之内白血病发病率特别高。从事放射性元素矿物开采工人由于吸入放射性尘埃肺癌发病率很高。紫外光照可以引起皮肤癌，主要出现在暴露部分，如手、头、脖子和胳膊上。紫外光辐照动物皮肤导致DNA损伤，可以产生皮肤癌。辐照皮肤中的水生成高反应活性的羟基自由基，水合电子等一系列自由基。 这些自由基可以进攻细胞成分，特别是 DNA

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 基因工程技术发展综述

一、概述基因工程（又称DNA重组技术）是以分子遗传学为基础，通过人工手段对生物遗传物质进行定向改造的技术。其核心在于利用限制性内切酶（“分子手术刀”）精准切割DNA、DNA连接酶（“分子缝合针”）连接片段，并借助质粒或病毒载体将外源基因导入宿主细胞，实现跨物种遗传重组。基因工程技术的发展历程可分为基础理论奠基、工具革新及应用拓展，其核心突破推动生物医学、农业及工业领域革命性变革。图片1:基因工程概述二、技术发展‌（一）技术发展1.0：‌理论基础‌：1.1944年艾弗里证实DNA是遗传物质1944年，美国科学家奥斯瓦尔德·艾弗里（Oswald Avery）及其团队通过‌肺炎双球菌转化实验‌，首次直接证明了‌DNA是遗传物质‌。（1）‌实验设计与结果‌① 从致病性光滑型（S型）肺炎链球菌中分离纯化出 ‌DNA、蛋白质、多糖等组分‌，分别加入非致病性粗糙型（R型）细菌培养物中。‌仅加入S型DNA的组别‌中，R型细菌转化为能致病的S型细菌；而加入蛋白质、多糖或其他成分的组别未发生转化。② 使用‌DNA酶处理S型DNA后‌，转化能力消失，进一步确认DNA的关键作用。（2）核心结论‌① ‌DNA是遗传物质‌：实验证实S型细菌的DNA携带遗传信息，并能在R型细菌中稳定遗传。② ‌否定蛋白质的遗传作用‌：首次直接证明蛋白质不是遗传物质（区别于后续噬菌体实验）.图片2:DNA合成酵母2.1953年沃

高银相 张根宇 魏大为 林志刚 ： 酵素技术发展综述

一、酵素概述酵素是以动物、植物或菌类为原料，经微生物发酵制成的含特定生物活性成分的产品，包含酶、有机酸、维生素、蛋白质及多肽、氨基酸类等多糖类及益生菌等复合物质。在酵素制作中，糖是不可缺少的成分，它的存在使发酵的最终产物成为酵素，而不是酒或者醋。糖为酵母菌、醋酸菌等有益菌提供了大量充足的养料，促使其大量繁殖，充分发酵，产生更多的生物活性成分和有机小分子。图片1：酵素概念二、技术演进与核心突破‌1.传统工艺现代化‌中国古代已掌握发酵技术（如酒曲、饴糖制作），清代宫廷复合水果发酵工艺达鼎盛，现代酵素技术融合微生物学与基因工程，通过菌种筛选（如药用真菌、工程菌）定向提升活性成分（如黄芪甲苷）。2.生产工艺升级‌无土栽培+酵素应用‌：改善土壤活力并提升果实品质，实现“番茄+黄桃+蔬菜”轮作的高效循环模式。3.复合发酵技术‌：多菌种协同发酵（酵母菌、乳酸菌等）分解大分子物质，生成SOD酶、氨基酸等活性成分，增强抗氧化与消化功能。4.1960年，固定化酶技术诞生（将酶固定在载体上重复利用）。固定化酶技术通过将游离酶与载体结合，显著提升了酵素（酶）的实际应用效能。固定化酶技术的诞生极大地推动了工业应用，特别是在食品、纺织和制药等领域‌。5.工业应用(1) 洗涤剂酶：洗涤剂中的酵素即生物酶，通过催化分解污渍中的大分子有机物为可溶于水的小分子，从而实现高效去污，减少化学表面活性剂和磷酸盐用量，生物降

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 微生物酶技术原理综述

一、概述微生物酶是指由微生物活细胞产生的蛋白质，这些蛋白质在生物体系中起着催化生物体系中特定反应的、由微生物活细胞产生的蛋白质。作为催化剂的微生物酶，它可以加速三种反应：水解反应、氧化反应和合成反应。微生物酶是促进生物化学反应的高效物质。酶参与机体的各种生化反应,没有酶就没有生命。酶广泛存在于所有生物体内,细菌、真菌等微生物是各种酶制剂的主要来源。细菌产生的酶大部分在细胞内，称为胞内酶，如氧化还原酶；有些酶则被分泌到细胞外，称为胞外酶，如一些水解酶‌。微生物酶不仅在细胞内催化各种生化反应，还在细胞外参与物质代谢和能量转换等重要生命活动‌。微生物酶的研究和应用在生物技术和医学领域具有重要意义。通过对微生物酶的研究和利用，可以改善人类的生活，推动生命科学的发展。例如，基因编辑、干细胞技术和靶向药物等关键技术的实现都离不开酶的作用‌。此外，微生物酶的活性可以通过化学修饰或非共价结合配体进行调节，这种调节可以在数秒至数分钟内完成，具有高效和精确的特点。图片1：微生物酶概念二、分类1.氧化还原酶类（Oxidoreductase）促进底物进行氧化还原反应的酶类，是一类催化氧化还原反应的酶，可分为氧化酶和还原酶两类。（1）氧化酶氧化酶能够催化底物分子中的双键或其它官能团发生氧化反应，促进电子传递链中的质子泵激活，从而加速氢离子的跨膜运动，提高细胞内ATP合成速率。这个过程不仅加速了细胞呼吸，提供

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 基因工程技术原理综述

一、基因工程概述基因工程（又称‌基因拼接技术‌或‌DNA重组技术‌）是指按照人类意愿，在‌生物体外‌对遗传物质进行设计、改造，并通过特定技术导入受体细胞，从而‌定向改变生物遗传特性‌的技术。基因工程是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技术。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。图片1：基因工程概念二、基因工程的本质1.‌物质操作层面‌本质是对‌DNA分子的定向改造‌，通过人工剪切、拼接、重组不同来源的DNA片段，实现对生物遗传特性的精确调控。2.‌遗传学原理层面‌核心是‌基因重组‌，即在分子水平将外源目的基因与载体结合，跨物种转移并表达，形成新的遗传组合。此过程不创造新基因，而是重组自然界已有基因资源。3.‌技术特征层面‌属于‌人工干预

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 酵素技术原理综述

一、概述酵素发酵是一种生物化学过程，核心在于利用特定的微生物和酶来分解和转化有机物质。通过发酵，这些有机物质被分解为更小、更易被植物或其他生物利用的分子，同时产生一系列有益的代谢产物，如氨基酸、维生素等。这些代谢产物不仅对植物生长有益，还能改善土壤质量，提高生态系统的整体健康‌。酵素‌是一种由氨基酸组成的具有特殊生物活性的物质，广泛存在于所有活的动植物体内，是维持机体正常功能、消化食物、修复组织等生命活动不可或缺的要素。酵素在生物体内起着催化剂的作用，参与各种生化反应，推动生命活动的进行‌。酵素是以动物、植物、菌类等为原料，添加或不添加辅料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。它包含多糖类、寡糖类、蛋白质及多肽、氨基酸类、维生素类等成分‌。根据应用领域，酵素可以分为食用酵素、饲用酵素、农用酵素、日化酵素、环保酵素等‌。图片1：酵素概念二、酵素特点‌酵素的主要特点包括高效性、专一性、多样性、温和性、活性可调节性、易变性和多样性‌。酵素在生物体内催化反应时表现出极高的效率，其催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快‌。每种酵素只能催化一种或一类特定的底物，表现出高度的专一性，例如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽‌。此外，酵素的种类非常丰富，迄今为止已发现约4000多种酶，在生物体中的酶数量远远大于这个数量‌。酵素还具有温和性，其催化的化学反应通常在较温和的条件下进行‌。酵素的

孙克忠 王哲 ： 月壤样品分析揭示的月球演化信息

一．背景月球距地球38万公里。离地球最近，地球人想走向深空，第一个要先研究月球。嫦娥奔月的神话故事，是古人观测到月球上黑白颜色图像而做的想象。伽利略望远镜时代让我们观测到月球上有高地和月海。进入科学时代。探测器时代发现，月球上的黑色部分不是阴影，他是月球物质成分的显现唐朝李白曾有诗歌：青天有月来几时？就是想问月球是怎么来的吗？样品时代：到了阿波罗从月球取样品回来，才能进一步分析月球的黑色区域和白色区域的岩石成分。认识行星的三个步骤：天文观测—远距离看看。遥感或就位探测—近距离看看。采样返回—带回家看看。他们是由远及近，由质点到三维结构，由现今到演化。二．阿波罗样品研究1969年，阿波罗11号戴人登月，取回月球岩石和土壤样品共计23公斤。1970年，苏联月球16号探测器无人取样，从月球取回月壤101克。美国的阿波罗对月球采样后研究出大量成果。苏联是研究出极少成果，因为样品的颗粒细小，也缺乏先进技术。阿波罗月球样品的主要科学认识：地月的形成—大撞击理论。所有的环形山是因撞击事件形成的。再一个是火山活动。在距今30亿年还有火山活动。阿波罗采回样品之前。月球的形成有三个假说：地球甩出去的一个天体（月球每年以3.8厘米的速度远离地球，所以月球会越来越远离地球）。被地球捕获的一个天体。月球与地球是同源的，是一起长大的。在阿波罗采样后通过成分分析得出的结论是地月形成是撞击形成的。根据样品分析提出

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 利用动物副产物水解氨基酸螯合盐饲料添加剂技术综述

一、概念氨基酸螯合物是由可溶性金属盐中的金属离子与氨基酸反应生成的。在这个反应中，1摩尔的金属离子与1～3摩尔的氨基酸形成配位键。水解氨基酸的摩尔质量接近150，反应生成的螯合物的摩尔质量不能超过800。氨基酸螯合物是微量元素离子嵌合在两个氨基酸分子中间的一种元素结构形式。两个氨基酸分子像“蟹钳”一样钳着一个微量元素离子形成超稳定螯合结构，然后通过氨基酸通道把微量元素运送到血液中，使微量元素和氨基酸一起被人体吸收，能大大提高吸收率。这种类型的物质包括氨基酸螯合铁、氨基酸螯合铜、氨基酸螯合钙、氨基酸螯合锰、氨基酸螯合锌、氨基酸螯合镁等‌。图1：氨基酸螯合物概念二、作用机理1.氨基酸螯合饲料添加剂能够显著提高动物对营养物质的吸收和利用效率。传统饲料中的营养元素在使用过程中容易流失，而氨基酸螯合物通过将必需营养物质与氨基酸结合，形成稳定的螯合结构，大大提高了营养物质的溶解度和稳定性，从而更易于被动物吸收利用‌。这种结构使得矿物质元素在动物机体消化过程中更容易被激活和利用，加速了分解速度‌。2.氨基酸螯合饲料添加剂具有良好的适口性和高生物学效价。其化学结构稳定，能够有效地保护微量元素不被破坏，同时具有良好的抗应激能力，有助于提高动物的免疫能力‌。在动物消化过程中，氨基酸螯合物中的金属离子能够穿过细胞膜进入肠道，被机体吸收利用‌。3.氨基酸螯合饲料添加剂还能促进动物的消化能力和改善肠道形态结

高银相 魏大为 林志刚 张根宇 ： 合成生物科研进展及成果综述

一 、概述合成生物是一门在现代生物学和系统科学以及合成科学基础上发展起来的、融入工程学思想和策略的新兴交叉学科，是采用标准化表征的生物学部件，在理性设计指导下，重组乃至从头合成新的、具有特定功能的人造生命的系统知识和专有理论构架以及相关的使能技术与工程平台。合成生物学它是人工生物路径、有机体或装置的设计和构建，或者对自然生物系统进行重新设计。该技术突破自然进化的限制，以“人工设计与编写基因组”为核心，可针对特定需求从工程学角度设计构建元器件或模块。通过这些元器件对现有自然生物体系进行改造和优化，或者设计合成全新可控运行的人工生物体系。它把“自下而上”的“建造”理念与系统生物学“自上而下”的“分析”理念相结合，利用自然界中已有物质的多样性，构建具有可预测和可控制特性的遗传、代谢或信号网络的合成成分。合成生物学在工程学思想指导下，可以用以解决人类食品缺乏、能源紧缺、环境污染、医疗健康等各方面的问题，是生物学、生物信息学、计算机科学、化学、材料学等多学科交叉融合的学科。图1:合成生物概述二、合成生物学发展史“合成生物学”是发展迅速的一门新兴学科。“合成生物学”(synthetic biology)一词最早是出现在法国物理化学家Stephane Leduc在1910 年所著的《生命与自然发生的物理化学理论》一书中。但其含义与今天的“合成生物学”不同。合成生物学的思想最早出现在1978年波兰