现代科学技术革命与生物无机化学的发展

来源：现代科学技术革命与生物无机化学的发展 发表者：环保清洗网 发表时间：2008-09-28

20世纪70年代以来的现代科学技术革命极大的推动现代生物无机化学的产生和发展， 促使人们对以往传统的，单纯的以有机、无机进行分类的化学学科模式进行了重新认识。在现代科技革命的理论和技术支持下，高速高分辨率生物大分子结构解析技术、对结构学和动力学的高效光谱技术和大分子工程技术的发展和应用，推动生物无机化学取得许多重大进展，开创一个崭新的科研局面。生物无机化学是一门新兴的学科，也为科学界提供了一种新的科研手段和一种新的科学思维方法。现代科学技术革命促进了生物无机化学的诞生和发展，生物无机化学也促进了现代科技革命的不断进步。

1．现代科技革命促进了生物无机化学的诞生和发展。

化学科学的发展是一个由认识到实践，再由实践到认识，不断认识和实践的过程。以分子生物学、新型材料学、系统科学、电子计算机技术、微电子信息技术及互联网技术为代表的现代科学技术革命促进了元素有机，金属有机，配位化学，金属无机，生物无机等的飞速发展，从而促使人们对化学学科的认识发生改变。

在化学学科上单纯的以有机、无机进行分类和指导的传统化学思维已远不能满足现代化学发展的要求，随着现代仪器在现代化学科研中的不断应用，使人们对物质世界的认识可以从宏观到微观，从性质反应到结构相关联。以无机化学为例，某些传统观念上的不严格的定义在解释新的物质结构等许多方面日益表现出不足和僵化，化学键理论的建立与配位化学的兴起与发展促使了现代无机化学体系的形成。受有机，物化，电化学，催化，生化等学科的渗透，无机化学研究内容大大拓展，但由于缺乏对生物蛋白质等复杂大分子结构及性质的了解，长期以来这一领域都处于一种盲目性的状态。上世纪70年代以来现代生物蛋白质结构学、晶体学的突破，使人们能够通过现代科技手段正确了解生物分子，蛋白质等内在复杂结构。1976年，在University of British Columbia举行了一些学术交流讲座和会议，论及生物科学和无机化学的交流和相互渗透，伴随一系列生物学，生物化学及无机化学的科研成果的相继发表，生物无机化学这一新兴学科逐渐兴起。随着计算机技术和互联网技术的迅猛发展，使生物无机化学学科概念更加系统化，从而现代科技革命促进了生物无机化学这一全新化学学科的诞生和逐步成熟。

2．现代科学技术革命为生物无机化学的发展提供了技术平台。

生物无机化学是包括了生物科学与无机化学的交叉科学，通过结合两者知识构成和研究手段，逐级深化人类对生物世界微观结构的了解，进一步深化人类对微观物质世界认识和理解。以微生物为主要研究对象的现代微观生物学，将对生命精细结构的人工模拟及化学基础研究成为一个重要的研究方向引入生物学与化学的交叉前沿。通过现代技术革命创新的高速高分辨率结构结析技术，对生物酶等复杂拓扑结构的解析、判断，对这些生命精细结构的理解逐步展现在化学工作者眼前。与现代经济发展密切相关的许多方面，如固氮、氢能源的科学课题中，自然界中富集的大量微生物逐渐展示出非常重要的意义和广泛潜在的应用前景。借助代高效谱学技术，对生物酶反应活性，反应动力学等开展的光谱触发和观测技术进步，使无机化学科研人员在对这些生命精细结构的人工模拟工作上得以展开工作。而在现代化学材料学等新实验技术的推动下，使大分子自组装、大分子碎片合成等技术为核心的大分子工程技术广泛的应用于生物无机化学，极大促进大量科研成果的产生和应用。

随着现代化学技术的飞速发展，大量的研究成果汇集在各种化学期刊和化学会议汇编中，据统计，全世界每年在SCI上收录的3000多生物，化学等期刊中10万多篇论文发表。 如何从浩瀚的科学文献海洋中，较全面的获取解决特定问题的文献，如何进行分析和评价所检索到的大量文献，而从中获得化学研究的最科学，最可靠及最佳的思路，数据和试验方法？现代科学技术的计算机技术、通信技术、互联网络计术及软件的开发和应用使这一难题迎刃而解。特别是剑桥晶体结构数据库、无机晶体学结构数据库等应用软件的广泛应用，使得对大量特定文献报道的研究结果合并分析，或对大量特定文献原始资料的检索更具可靠性和指导性。以美国化学会全文期刊库、Wiley InterScience全文期刊数据库、web of knowledge 引文文摘数据库等为代表的现代科技期刊检索系统，是应用现代互联网技术、信息通信技术和现代开发的软件技术获取和推介最新科技进展，技术成就的应用典范。他们通过收集全世界范围各专业的最新研究的化学文献，应用剑桥晶体结构数据库等分类整理，并将结果通过电子杂志、光盘、因特网为全世界生物、化学等科研工作者提供最全面最翔实最新的文献支持。同样的，获得的全面文献在应用过程中必须与最先进的现代化学知识相结合，如与分子生物学，新型材料技术，新型谱学研究技术等相结合，才能在科研方向上取得更新的进展和成果。由此可见，现代科学技术革命所创造的先进技术和知识为生物无机化学科研工作的开展，创新创造了强大的技术平台，在深度上有力的促进了生物无机化学的发展。

3．现代科学技术革命拓展了生物无机化学的研究和应用范畴。

作为一种新的交叉学科，生物无机化学在生物学和无机化学，化学生物学的有机结合中，开创了崭新的化学研究领域和化学研究手段，为人类认识微观世界提供科学的实践成果和新的理论成就，有力推动现代化学、现代科学的发展。但随着现代科学技术革命所创造的电子计算机技术、信息通讯技术、互联网技术、自动化技术、量子化学计算软件的开发等技术日新月异的发展，使得生物无机化学这一科研思维方式的应用，不再单局限于解决实验化学问题上，已被广泛的应用于解决现代经济生活所面临的与人们生活相关的学科和范畴中。现代科学技术革命引发了现代经济的巨大进步，然而在基础能源等许多领域，传统工业生产手段的短处和贫乏限制了经济的高速发展。如在固氮技术，传统工艺下以铁媒催化合成的工业生产，存在成本高，产率低下的诸多问题。又如在现代新型能源的探索中，氢能源作为一种清洁、高效能源的杰出代表，正广泛的被接受和应用于现代科技中，同样的，受限制于工艺生产技术，氢能源仍只能作为一种高价，暂时替代品，不能更普遍的应用到现代生活。反观在自然界中，大量的微生物凭其自身特有的生命机理，生命功能，能够高效，专一的实现固氮，产氢等生物合成。在现代科学技术的支持下，生物学研究人员对生物酶在微生物为代表的自然生物体的呼吸作用、光合作用、固氮合成、产氢、产甲烷作用中的功能、活性和效率开展了长期的卓有成效的研究。立足于现代实验技术，结构生物学方法及量化计算方法，分子结构生物学的发展，作为生物无机化学的一个重要组成部分，不仅在现代科学技术革命的推动迅猛发展，而且又推动生物无机化学在新能源领域的广泛重视和开展、应用。正是以现代科学技术革命为强大的操作技术平台，使生物无机化学的研究和应用范围不断拓展，从广度上促进了生物无机化学的发展。

现代科学技术革命已经或正在改变生物无机化学的面貌，正不断拓展生物无机化学的研究领域和深度。随着信息技术和通信技术的迅猛发展、人工智能/光子/生物计算机的成功研制和应用、各种先进的计算机软件技术的开发及因特网信息高速公路的建设完成，生物无机化学这一新兴学科将会在化学科学中开创更大的成就，为现代化学科学的持续快速发展注入新的动力，促使现代化学科学技术进一步发展创新。

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