專業(yè)篇丨化學(xué)生物學(xué):科研路上,無處回頭
寫在前面
化學(xué)生物學(xué)是一個(gè)比較適合搞科研的學(xué)科。
今天將要介紹的是一門看起來像是生物學(xué)的化學(xué)類學(xué)科,化學(xué)生物學(xué)。化學(xué)生物學(xué)是利用化學(xué)理論和方法研究生命過程中的化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)科,是一門由化學(xué)和生物學(xué)交叉而來的學(xué)科。雖然名稱的落腳點(diǎn)是在生物學(xué)上,但是由于化學(xué)生物學(xué)主要依靠的是化學(xué)的理論和方法,因此這還是一門化學(xué)的二級學(xué)科。
眾所周知,生命的維持是一個(gè)復(fù)雜的過程,生物體就像一臺精密的機(jī)器,其間發(fā)生著諸多化學(xué)反應(yīng)。從呼吸作用到植物的光合作用,從遺傳物質(zhì)的合成到細(xì)胞完成分裂,化學(xué)反應(yīng)無時(shí)無刻不在發(fā)生。而化學(xué)生物學(xué)的任務(wù)就是通過化學(xué)方法搞清楚在生物體內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理,以促進(jìn)對于生命現(xiàn)象的理解。
與化學(xué)生物學(xué)相似的是生物化學(xué),和生物化學(xué)悠久的歷史相比,化學(xué)生物學(xué)還是一門年輕的學(xué)科,從概念提出至今不過四十余年。此外,名稱倒裝的同時(shí)也使得研究領(lǐng)域發(fā)生了微妙的變化,生物化學(xué)的研究對象是生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),其關(guān)注重點(diǎn)在于生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制,而化學(xué)生物學(xué)則擅于創(chuàng)造研究方法和工具,重點(diǎn)在于如何更好地利用化學(xué)理論和方法促進(jìn)生物學(xué)的發(fā)展。
要想探索生命的奧秘,本科的同學(xué)需要修習(xí)的課程主要有以下課程(以清華大學(xué)為例)。
首先是理工科學(xué)生都要學(xué)習(xí)的數(shù)理基礎(chǔ)課程,如微積分、線性代數(shù)、大學(xué)物理等,在此不再贅述。
其次是一系列化學(xué)課程,包括無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、生物化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)和高分子化學(xué)導(dǎo)論。
無機(jī)化學(xué)就是研究無機(jī)化合物的化學(xué)分支,學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)的重點(diǎn)在于理解微觀如離子鍵理論、宏觀如化學(xué)平衡等諸多理論和主要元素的性質(zhì),其間雜有些許計(jì)算,但是并不算復(fù)雜。
有機(jī)化學(xué)就是研究有機(jī)化合物的化學(xué),學(xué)習(xí)過程的重點(diǎn)依舊在于理解記憶,需要理解的是各種有機(jī)反應(yīng)的機(jī)理和影響反應(yīng)進(jìn)行的酸堿理論、平衡控制等諸多理論,需要記憶的是各種有機(jī)化合物的物理、化學(xué)性質(zhì)及其制備轉(zhuǎn)變的條件和規(guī)律。
物理化學(xué)是以物理學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究化學(xué)的一門學(xué)科,學(xué)習(xí)過程中要求學(xué)生理解相關(guān)物理定律,并掌握相關(guān)計(jì)算。加入物理學(xué)的計(jì)算就比較復(fù)雜了,這也對數(shù)理邏輯能力提出了較高的要求。
分析化學(xué)是一門研究分析方法的學(xué)科,為化學(xué)學(xué)科研究提供了方法上的指導(dǎo),學(xué)習(xí)過程的重點(diǎn)就是各種化學(xué)分析方法,比如酸堿滴定法、光譜分析法等,需要掌握的是各種分析方法的原理和測定方法,以及對測定數(shù)據(jù)的處理等。
生物化學(xué),正如前面所說,這門學(xué)科的研究對象是發(fā)生在生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),因此學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容包括生物體內(nèi)各種主要物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì),比如糖類、蛋白質(zhì)、核酸等等,以及各類主要反應(yīng),比如糖類蛋白質(zhì)的代謝、核酸的合成等等。學(xué)習(xí)這門課程以理解記憶為主,計(jì)算較少。
高分子化學(xué)導(dǎo)論中的高分子指的是相對分子質(zhì)量達(dá)到幾千甚至上百萬的化合物,其形成是由成千上萬個(gè)小分子通過化學(xué)反應(yīng)合成而來,因此這門課程所研究的就是如何將小分子相互連接形成高分子。學(xué)習(xí)內(nèi)容包括高分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以及合成高分子的各種化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理,主要依靠理解記憶,并沒有很多計(jì)算。
接下來是生物學(xué)課程,包括普通生物學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)。
普通生物學(xué)是生物學(xué)的基礎(chǔ)課程,其目標(biāo)就是系統(tǒng)介紹生物學(xué)的基礎(chǔ)概念、基本規(guī)律等,內(nèi)容也涵蓋了生物學(xué)發(fā)展至今的各個(gè)領(lǐng)域,從而使同學(xué)們對這門科學(xué)有一個(gè)籠統(tǒng)的認(rèn)識。學(xué)習(xí)內(nèi)容以大量的概念、原理為主,對記憶的要求比較高。
化學(xué)生物學(xué)是直接和本專業(yè)相關(guān)的課程,其研究領(lǐng)域如前所述。學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是在普通生物學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步延伸,從化學(xué)理論的視角介紹糖類、蛋白質(zhì)等生物分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。重點(diǎn)在于掌握化學(xué)方法,學(xué)習(xí)過程還是以理解記憶為主。
分子生物學(xué)中的分子指的是生物學(xué)中重要的生物大分子,包括DNA和蛋白質(zhì)等,因此這門課程的主要內(nèi)容就是生物大分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其合成過程。
細(xì)胞生物學(xué)的研究對象就是構(gòu)成生物體的細(xì)胞,主要介紹的內(nèi)容有細(xì)胞的構(gòu)成部分以及各部分的功能,還有細(xì)胞的生命周期規(guī)律等。學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于對概念和原理的理解記憶。
遺傳學(xué)是一門探究生物遺傳和變異規(guī)律的學(xué)科,主要介紹的內(nèi)容包括遺傳學(xué)的原理、遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能以及遺傳信息的傳遞和表達(dá)等。學(xué)習(xí)過程注重理解記憶,計(jì)算并不多。
就業(yè)方面,作為一門踩了生化環(huán)材四大天坑中的兩個(gè)坑的學(xué)科,就不要指望就業(yè)情況會令人滿意了。作為一門新興的交叉學(xué)科,化學(xué)生物學(xué)在科研方面確實(shí)有著廣泛的應(yīng)用,但是在就業(yè)方面反而會比較尷尬,原因在于交叉也導(dǎo)致對口需求更為狹窄,而對于對口化學(xué)專業(yè)或生物專業(yè)的就業(yè)崗位而言,化學(xué)生物學(xué)的競爭力又不如化學(xué)專業(yè)和生物專業(yè)??傊?,化學(xué)生物學(xué)是一個(gè)比較適合搞科研的學(xué)科,而能不能出成果就看個(gè)人造化了。
要點(diǎn)總結(jié):
1. 化學(xué)生物學(xué)是一門化學(xué)和生物學(xué)的交叉學(xué)科;
2. 化學(xué)生物學(xué)專業(yè)開設(shè)的課程包括化學(xué)類課程和生物類課程,較為偏重理解記憶;
3. 化學(xué)生物學(xué)專業(yè)較為適合科研,就業(yè)方面的競爭力不強(qiáng)。
下期預(yù)告:
下一講我們將介紹化學(xué)類的院校篇。我們下一講見。