进来吧，主人！请提供关于现代生命科学介绍的总结或论文~ ~
——谈数学和计算机在现代生命科学研究中的作用。
20世纪是物理科学的世纪，21世纪是生命科学的世纪。生命科学尤其是生物技术的迅速发展，不仅与人类健康、农业发展和生存环境密切相关，而且将促进其他学科的发展。所谓“今天科学，明天技术，后天生产”。生命科学的基础研究是现代生物技术的源泉，是科技创新的关键。
现代生物技术是引领前沿科学技术的学科。为此，我很想知道它与数学、我的专业课、计算机等理论或技术是如何有机联系的。基于此，我利用业余时间查阅了很多网站和书籍，有所收获。现在就“基因芯片”技术，谈以下几点。
一、基因芯片介绍
基因芯片，也叫DNA芯片，是20世纪90年代中期发展起来的高科技产品。基因芯片大小如指甲盖，其基质通常是经过加工的玻璃片。每个芯片的基底表面可以分成数万到数百万个细胞。可以在指定的细胞中固定大量具有特定功能、长度约为20个碱基序列的核酸分子(也称为分子探针)。
由于固定化的分子探针在基底上形成不同的探针阵列，利用分子杂交和平行处理的原理，基因芯片可用于遗传物质的分子检测，因此可用于基因研究、法医鉴定、疾病检测和药物筛选。基因芯片技术具有高效、快速、多参数等无可比拟的特点，是检测、杂交、分型、DNA测序等传统生物技术的重大创新和飞跃。
第二，基因芯片技术
生物芯片技术是随着20世纪90年代初人类基因组计划的顺利进行而诞生的。它通过集成电路制造过程中半导体光刻等微型化技术，将生命科学研究中许多不连续、离散的分析过程，如样品制备、化学反应、定性定量检测等，集成在指甲盖大小的硅片或玻璃片上，使这些分析过程连续化、微型化。也就是把需要几个实验室、检验室才能完成的技术，做成不同用途的便携式生化分析仪，使生物分析过程全自动化，分析速度提高几千倍，所需样品和化学试剂减少几千倍。可以预见，在不久的将来，由其制成的微型分析仪将广泛应用于分子生物学、基础医学研究、临床诊疗、新药开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器战争等领域。
生物芯片技术是目前最有前景的DNA分析技术之一，分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞和组织。目前国际上利用生物芯片诊断疾病尚处于研究阶段，国外已用于观察癌基因、肌肉萎缩等一些遗传病的表达和突变。
生物芯片技术也可以用于治疗。例如，开发了一个4平方毫米的芯片，其中有400个装满药物的针头，可以定期定量地向患者注射药物。此外，科学家们还在考虑制造定期释放胰岛素来治疗糖尿病的生物芯片微型泵和可以植入心脏的芯片起搏器。生物芯片技术与组合化学的结合将开辟另一个有价值的应用方向，即为新药研发提供超高通筛选平台技术，必将在新药研发和中药评价方面取得重大突破。
3.基因芯片应用技术实例
1，基因解码
目前，由多国科学家参与的“人类基因组计划”正试图绘制出21世纪初完整的人类染色体排列图谱。众所周知，染色体是DNA的载体，基因是对DNA有遗传作用的片段，DNA的基本单位是四个碱基。既然每个人都有30亿个碱基对，那么破译所有DNA的碱基序列无疑是一个巨大的工程。与传统的基因测序技术相比，基因芯片可以破译人类基因组，检测基因突变的速度要快上千倍。
基因芯片检测速度这么快，主要是因为基因芯片上有上千个微凝胶，可以并行检测；同时，由于微凝胶是三维的，相当于提供了一个三维的检测平台，可以固定蛋白质和DNA并进行分析。
美国正在研究基因芯片，开发出了一种可以快速解读基因密码的“基因芯片”，使解读人类基因的速度比目前提高了1000倍。图1显示了具有嵌入式基因芯片的基因检测装置。
2.基因诊断
用基因芯片分析人类基因组，可以找出致病基因。癌症和糖尿病都是基因缺陷导致的疾病。医学和生物学研究人员将能够在几秒钟内识别出最终导致癌症等的突变基因。借助一小滴试液，医生可以预测药物对患者的疗效，诊断药物在治疗过程中的不良反应，并当场鉴定患者感染的是哪种细菌、病毒或其他微生物。利用基因芯片分析遗传基因，将使10年后糖尿病的诊断率达到50%以上。
未来，当人们进行体检时，装有基因芯片的诊断机器人将从受试者身上抽取血液，体检结果可以在一瞬间显示在电脑屏幕上。利用基因诊断，医疗将从“大众医疗”时代进步到根据个体基因而异的“定制医疗”时代。
3.基因环保
基因芯片在环保方面也大有可为。基因芯片可以高效地检测微生物或有机物造成的污染，也可以帮助研究人员发现和合成具有解毒和消化功能的天然酶基因。一旦发现这种环保基因，研究人员会将其转移到普通细菌中，然后用这种转基因细菌来清理被污染的河流或土壤。
4、基因计算
DNA分子类似于“电脑磁盘”，具有保存、复制和重写信息的功能。把螺旋DNA分子拉直会超过人的身高，但如果折叠起来，可以缩小成直径只有几微米的球。因此，DNA分子被视为超高密度、大容量的分子存储器。
基因芯片得到了改进，在不同的生物状态下表达不同的数字后，也可以用来制作生物计算机。基于基因芯片和遗传算法的生物信息学企业将在未来出现，可以与今天的计算机硬件巨头——英特尔公司和软件巨头——微软公司相抗衡。
第四，基因芯片的实际应用
基因芯片在生命科学、医学研究、环境保护和农业方面具有极其重要的应用价值。在基因芯片的推动下，人类正在进入一个全新的生物信息时代。
1.在美国，科学家首次将一种他们称为生物芯片的计算机芯片植入人体细胞，从而将人体细胞与计算机连接起来。这是美国科学家鲍里斯·鲁宾斯基和他的同事黄勇在3月份的《生物医学微型器件》杂志上披露的。
2.人体细胞外面包有一层细胞膜，具有使特定物质单向通过的功能。多年来，科学家一直在寻找通过电击使所需物质进入细胞膜的方法，但到目前为止，使用的方法有时成功，有时失败。使用鲁宾斯基和黄勇开发的新方法，细胞膜从计算机中获得信号，从而允许一些物质进入细胞。根据具体情况，这些物质可以是例如用于改变基因、药物或蛋白质的遗传物质。这样，这些物质可以变得更有效。
鲁宾斯基和其他科学家打算开发能够向神经细胞和肌肉等人体组织发出指令的生物芯片，这至少会使人们服用的药物更加有效。俄亥俄州立大学生物医学工程中心主任Moriro Flary称Rubinski的发明是一种潜在的早期开发实验室工具。
美国科学家表示，他们发现了一种生物工程芯片，可以将人类细胞与电路配对，这种芯片可以在医学和遗传工程中发挥关键作用。
这种比头发还细的微小装置将健康的人体细胞与电子芯片结合在一起，由电脑控制。科学家认为他们可以控制细胞的活动。
计算机向细胞芯片发送电脉冲，刺激细胞膜毛孔张开，激活细胞。科学家希望大规模生产这种细胞芯片，并将其植入人体，以替换或纠正患病组织。
领导这项研究的加州大学机械工程教授鲍里斯·鲁宾斯基(Boris Rubinski)说:“细胞芯片也使科学家能够在复杂的基因治疗过程中更准确地控制，因为它们可以更准确地打开细胞孔。”
鲁宾斯基还说:“我们在生物学领域引入了工程学的精髓。我们可以完全导入DNA、提取蛋白质和注射药物，而不会影响周围的其他细胞。”
细胞芯片的出现与一个由来已久的理论有关，即一定量的电压可以穿透细胞膜。
多年来，科学家一直在对用电轰击细胞的实验进行基因研究，希望引入新的疗法和基因材料。研究人员希望最终生产出一种细胞芯片，它与激活不同身体组织所需的精确电压量兼容，从肌肉到骨骼到大脑。那样的话，成千上万的细胞芯片将被用来治疗各种疾病。
3.我国首个应用原创技术自主研发的基因芯片近日在第一军医大学正式诞生。
据第一军医大学相关负责人介绍，本次军医大学研发成功的基因芯片，是我国首次应用创新的基因芯片扩增技术，率先克服了大陆同行在基因芯片研究中面临的快速、经济地采集数万个基因探针的难题，并巧妙运用新的技术手段，明显降低了成本。
目前，该芯片已经完成实验室工作，即将进入临床验证阶段。如果进展顺利，用于临床诊断的基因芯片有望很快投入量产。但到目前为止，国际上还没有用于临床诊断的基因芯片生产。
在实验室里，这些比拇指盖略大的基因芯片放在探测器上，与之相连的电脑屏幕上立即出现纵横交错的红绿绿荧光点，每个荧光点呈现为一个个基因片段的点阵。只要将患者的一滴血放在芯片检测卡上，经过分子杂交后，连接到电脑上，基因的变化就可以立即显示出来，通过电脑将基因语言翻译成医生能够理解的信息，从而对疾病做出准确的诊断。
这种芯片的成功诞生，标志着对疾病的诊断已经从细胞和组织的层面提升到基因的层面。它们的开发和应用将在环境污染控制、动植物检疫、器官移植、产前诊断、药物筛选、药物开发等方面显示出广阔的前景。
五、生命科学逐渐成为IT公司关注的焦点。
人类基因组草图绘制完成的消息打开了阿里巴巴的宝藏之门，以基因技术为核心的生命科学市场正在吸引越来越多的淘金者。最近，为这些淘金者生产铁锹的信息技术(IT)公司的积极行动引起了相当大的关注。
1，揭开基因之谜需要破译大量数据。
人类基因组的草图只读了生命之书，但要真正理解它，揭示所有基因密码所代表的信息，就必须破译海量的数据。
在英国著名的桑格中心，关于人类基因组的数据已经达到22万亿字节，是世界领先的国会图书馆内容的两倍多。根据该中心的估计，在未来两到三年内，与人类基因组相关的数据量将上升到50万亿到100万亿字节。
2.生命科学公司10%投资用于发展信息技术。
为了解决处理数据所需的巨大计算能力问题，全球最大的12家生命科学公司目前将近10%的研究预算用于信息技术，而且这一比例可能还会增加。
据IBM估计，与生命科学相关的信息技术市场今年将达到35亿美元，2003年将达到90亿美元。
3.市场潜力巨大。
一些知名的IT公司已经将目光投向了这个巨大的潜在市场。例如，IBM已经决定在5年内投资6543.8亿美元开发一台名为“蓝色基因”的超级计算机。
“蓝色基因”的计算能力将是美国最快的40台超级计算机的40倍。主要用于模拟人体蛋白质折叠成特殊形状的过程。全球最大的个人电脑制造商康柏公司也觊觎这块“肥肉”。
4.康柏应该尽早培养未来的客户群。
已经成为生命科学领域计算机服务器主要供应商的康柏公司最近宣布，将继续投资6543.8亿美元支持新兴的生物技术公司，以培养未来的客户群。
其实IT企业远不止盯着这些短期利益。人们已经认识到，以基因研究为基础的生物经济可能成为新世纪新经济的重要组成部分。
5.行业标准制定者可以享受巨大的经济利益。
根据以往的经验，率先进入市场的公司大多能够成为行业标准的制定者，这往往意味着巨大的经济利益。
今年8月，德国狮子生命科学公司股票上市。由于投资者看中该公司的基因序列检索系统(SRS)可能成为新的行业标准，其股价在短时间内迅速上涨了50%。
6.政府支持基因研究。
IT公司进军生命科学领域，离不开各国政府对基因研究的支持。为了在基因组研究的下一阶段——分析蛋白质结构——的国际竞争中保持领先，许多国家积极采取措施促进信息产业和生物产业的结合。
比如不久前日本组织了“生物产业信息化研究财团”，其中不仅有制药、食品、生物、化工等与基因科学相关的企业参与，还有很多计算机公司。
摘要:科学界公认，生物芯片技术将在下个世纪给生命科学和医学研究带来一场革命。目前，中国科学家正在加速开发这项新技术，它可能会快速方便地提取DNA并找到遗传特征。我相信现代生物学和高科技的联姻将为21世纪的发展做出巨大贡献！