生物仪器分析原理与方法-绪论

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1、生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生物仪器分析原理与方法 生命科学学院微生物学教研室 杨继红YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论生物分析仪器原理与方法教学介绍一、教学内容二、授课方式三、学习参考资料四、考试及成绩计算YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论一、教学内容绪论第1章 PCR及荧光定量PCR第2章 凝胶成像设备第3章 近红外成像设备第4章 紫外交联仪和杂交炉第5章 电转化仪和电融合仪第6章 洗板机和酶标仪第7章 离心机和离心技术第8章 荧光显微镜技术第9章 分光光度计第10章 气相色谱第11章 液相色谱第12章 IKTA纯化系统第13章 双向电泳第14章 变性梯度凝胶电泳第15章

2、 毛细管电泳第16章 超净工作台与生物 安全柜YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论二、授课方式l 课堂教学n讲授内容以教材为主 ；n授课采用PowerPoint课件；n课堂提问、小测验、期末考试（闭卷）；n仪器操作l 课外辅导n个别交谈n电话nE-mailYJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论三、学习参考资料l 现代生物科学仪器分析入门，徐金森主编，化学工业出版社 ，2004。l 现代生物化学与分子生物学仪器与设备， 雷东风编著， 科学出版社，2006。l 生命科学仪器使用技术教程， 滕利荣，孟庆繁主编，科学出 版社，2008。l 离心分离，金绿松，林元喜主编，化学工业出版社，2008。

3、l 生物化学仪器分析与实验技术 ，周先碗，胡晓倩编，化学工 业出版社，2003。l 现代仪器分析在生物医学研究中的应用，钱小红，谢剑炜主 编，化学工业出版社。l 生物化学仪器分析基础，曹成喜主编，化学工业出版社， 2008。YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论四、考试及成绩计算l 考试：闭卷或开卷n期末考试：时间在课程结束后l 成绩计算总成绩 = 期末70% + 平时30%l 平时成绩n考勤n平时小测验：n提问：当面提问、网上提问，科学问题YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论绪 论一、科学仪器的重要作用二、仪器分析简介三、定量分析方法的评价指标四、痕量分析与微量分析五、生物学仪器简述Y

4、JH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论l 科学仪器是科学研究取得突破性、革命性进展 的先决条件。以交通工具的发展变化为例横向改进（从车体入手， 运输能力产生量的改进）马车纵向 飞跃 （从 动力 入手 ，运 输能 力产 生质 的飞 跃）YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论一、科学仪器的重要作用l 科学技术是第一生产力，科学仪器是第一生产力的三 要素之一，在科学技术创新事业以及在促进社会生产力 的发展中起着带头作用、主导作用，是发展社会生产力 的排头兵。科学仪器对科技创新、国民经济发展、国防建设和 小康社会建设都具有重要的支撑和推动作用。科技部副部长刘燕华从科学实验的精密测试分析，到人体健康、

5、食品、 环境的诊断探测，从航空、航天、海洋与各种极端条件 的探测，到院子、分子、纳米等围观水平的测试，从武 器装备到反恐、国家安全领域等，都离不开科学仪器的 应用。中国科学院杜祥琬副院长YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论1、科学仪器促进科学技术的发展l 科学上的发现和技术上的发明是从对事物的观 察开始的：l 对事物的精细观察就要借助于科学仪器，特别 是在自然科学和工业生产领域更是如此。在对事 物的观察、测试基础上经过分析推导，形成认识 。到这一阶段还只能是假说、学说。l 实践是检验真理的唯一标准，只有在经过测试 和考核，才能真正形成科学，所以说在科学发展 的哪一阶段都离不开测试。l 国家

6、中长期科学技术发展规划指出，仪器仪表 和测试是“新技术革命“的先导和基础。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论1、科学仪器促进科学技术的发展科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，至少 是没有精确的科学、真正的科学。化学家、计量学家门德列耶夫仪器是认识世界的工具；科学是用斗量禾的学问。 用斗去量禾就对事物有了深入的了解、精确的了解，就 形成科学。我国“两弹一星”元勋王大珩院士Nothing begets good science like development of a good instrument（发展一种好的仪器对于一门好科学的贡献超 过了任何其他事情）。英国著名科学家H.Pav

7、y现代科学的进步越来越依靠仪器的发展。1991年诺贝尔化学奖得主R.R.ErnstYJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论1、科学仪器促进科学技术的发展New directions in science are launched by new tools much more than by new concepts. The effect of a concept- driven revolution is to explain old things in new ways. The effect of a tool-driven revolution is to discover new t

8、hings that have to be explained（由新工具开创的科学新方向远比由新概念开创的科学新方向要多得多。由概念驱动的 革命的影响是用新概念去阐明旧事物。而由工具驱动的 革命的影响是去发现需要阐明的新事物 ）美国能源部杰出科学家R. F. Hirsch博士YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论1、科学仪器促进科学技术的发展l 科学发展史一再证明，许多重要的科学分支的确立和发展归功于重要的科学仪器装置的研制成 功。l 极谱仪的发明产生了极谱学，色谱仪的发明产 生了色谱学，光谱仪的发明产生了光谱学，质谱 仪的发明产生了质谱学，没有哈勃望远镜就难以 进行天体科学的研究，天体科学

9、上的许多重大发 现都是依靠哈勃望远镜的观测而得到的。扫描隧 道显微镜的发明对纳米科技的兴起和发展可以说 起到决定性作用YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论哈勃望远镜的发明揭开了 人类对星系研究的序幕 电子显微镜的发明彻底解决了 微观研究领域放大率不足的问题 科学的进步在很大程度是被科学仪器的发明所推动的。 l 科学仪器是开展科学研究和实现发明创造的必 要手段。YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论1、科学仪器促进科学技术的发展l 据统计，20世纪授予的诺贝尔奖项目中，物理学科项目的68.4、化学学科项目的74.6%、生物 医学学科项目的90都直接与实验有关或本身就 是实验项目，这些实验都

10、是借助各种先进仪器完 成的。 l 从20世纪初到现在，诺贝尔奖颁发给仪器发明 、发展与相关的实验项目达27项之多。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论2、科学仪器是经济发展的推动力倍增器l 美国商务部在1992年公布过调查结果：美国仪器仪表产业的产值只占美国社会总产值的4， 而由于仪器仪表事业的发展拉动的相关经济部门 的产值达到社会总产值的66！l 仅仅在美国，每天就用各种分析仪器完成2.5亿 次分析检测工作，美国每年仅用于分析测试的费 用就高达500亿美元！ YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论3、科学仪器是可持续发展的保证和指路标 l 20

11、世纪后期，由于科学仪器科技和产业（主要 是分析仪器）的发展，人类突然感觉到了环境污 染对人类社会和经济可持续发展的重大意义和严 重影响。发觉了大气层臭氧空洞的产生、发展及 其危害以及厄尔尼诺现象、温室效应、热带雨林 破坏等等生态平衡问题的产生、发展及其危害 发现和监测所有这一切危及人类社会和经济 可持续发展甚至人类本身生育、遗传、疾病、生 存基础的大问题，都是直接依靠现代分析检测科 技和现代科学仪器（分析仪器）的发展和广泛应 用。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论4、科学仪器是打破贸易壁垒的强有力工具l 我国已加入WTO，世界各国关税壁垒这一老武器已被种种“技术壁垒”、“绿色壁垒”所取

12、代，“农 药残留指标”、“重金属元素指标”、“抗生素残留” 等理由使我国传统大宗出口禽蛋肉产品、粮食及 食品，甚至蔬菜、蜂蜜、茶叶屡屡被欧、美、日 等国市场拒之门外，除了种种或明或暗的政治、 经济原因，重要的原因之一是我国现代分析检测 技术和高灵敏度分析仪器水平落后！ YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论5、科学仪器是确保国家安全的利剑l 近年来超级霸权国家横行世界的国际政治态势发展，也有分析检测（包括控制）科技和仪器发 展基础和水平的因素。依仗其精确检测、控制技 术和仪器鹤立鸡群的高度发展水平，超级霸权主 义者到处挥舞其“灵巧炸弹”、“精确打击”、“反导 系统”，在“零伤亡战争”的庇护下

13、横行全球。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论6、科学仪器是打击犯罪的有力手段l 弥漫全球的贩毒、吸毒恶浪、假冒伪劣产品、金融欺诈等等已成为当今国际社会的毒瘤，也急 需更先进的检毒侦查技术和仪器、快速可靠的质 检技术和相应的分析检测仪器。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论7、科学仪器是开展生命科学研究的支撑l 医学正在经历一个由经验、技艺变为科学的过程，要 把医学由经验、技艺变为科学，要依靠仪器仪表，要依 靠测试。仪器与测试技术是了解人体和生物生命机理和 探测疾患的主要手段。没有良好的测试手段，包括各种 植入人体内部的传感器，是不可能洞察人体和生物的奥 秘的。l 对于祖国传统医学

14、中医学、中草药更是如此。中医学 、中草药积累了多少代人的心血和经验，是人类宝贵的 文化遗产。中医学关于将人作为一个整体的见地，有关 如经络、针灸、号脉等的学说与实践都是非常珍贵的， 但也存在怎样将它们由经验、技艺变为科学并进一步深 化、扩大的问题，而所有这一切都靠测试，靠仪器仪表 。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论X射线衍射技术促进DNA双螺旋结构发现YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论X射线衍射技术促进DNA双螺旋结构发现YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论PCR技术使基因克隆简便易行l Mullis在1983年春天的一个周五晚上，他开车带着女友前往乡间的小屋度周末。在蜿蜒

15、的乡间 公路上开着车，一段DNA反复复制的景像，在他 的脑海里冒了出来。 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论l 东南大学附属中大医院的毛曦教授从事发育生物学教学、科研二十余年，在国内外的资料上从未看到过脑干细胞诱导分化出的神经细胞末梢突出物的形貌，世界各类文献上该细胞末梢突出物的示图均是手工绘制的。分析测试中心电镜室王克宇同志为毛教授观测到了大鼠神经细胞末梢突出物的形貌。毛教授非常欣喜，称这是一项重大发现，是世界上第一张该细胞的形貌照片，对细胞、神经学等方面的研究有重大意义，他们不久将发表具有这一重大突破的成果，在世界范围公开该细胞形貌照片。YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论科学仪

16、器使人类基因组计划提速l 人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划并称科学史上三大计划。l 人类基因组由大约30亿碱基对组成，分布在23 对染色体上，大约含6万多个基因。人类基因组测序方法及其效率测序方法 年代 测序方式 所需时间 所需经费 常规凝胶电泳法 1990 手工 15年 30亿美元 毛细管电泳法 2001 自动 3年 3亿美元 微流控芯片 2005 自动 100天 50万美元 YJH生物仪器分析原理与方法第一章 绪论第二节 仪器分析简介一 仪器分析和分析化学1、什么是仪器分析？ l 仪器分析是指采用比较复杂或特殊的仪器设备 ，通过测量物质的某些物理或物理化学性质的参 数及其变化来获取物质的化学组成、成分含量及 化