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专业篇丨化学生物学:科研路上,无处回头

就业有前景

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写在前面

化学生物学是一个比较适合搞科研的学科

今天将要介绍的是一门看起来像是生物学的化学类学科,化学生物学。化学生物学是利用化学理论和方法研究生命过程中的化学基础的学科,是一门由化学和生物学交叉而来的学科。虽然名称的落脚点是在生物学上,但是由于化学生物学主要依靠的是化学的理论和方法,因此这还是一门化学的二级学科。

众所周知,生命的维持是一个复杂的过程,生物体就像一台精密的机器,其间发生着诸多化学反应。从呼吸作用到植物的光合作用,从遗传物质的合成到细胞完成分裂,化学反应无时无刻不在发生。而化学生物学的任务就是通过化学方法搞清楚在生物体内发生的化学反应的反应机理,以促进对于生命现象的理解。

与化学生物学相似的是生物化学,和生物化学悠久的历史相比,化学生物学还是一门年轻的学科,从概念提出至今不过四十余年。此外,名称倒装的同时也使得研究领域发生了微妙的变化,生物化学的研究对象是生物体内的化学反应,其关注重点在于生物体内化学反应的机制,而化学生物学则擅于创造研究方法和工具,重点在于如何更好地利用化学理论和方法促进生物学的发展。

要想探索生命的奥秘,本科的同学需要修习的课程主要有以下课程(以清华大学为例)。

首先是理工科学生都要学习的数理基础课程,如微积分、线性代数、大学物理等,在此不再赘述。

其次是一系列化学课程,包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、生物化学、结构化学和高分子化学导论。

无机化学就是研究无机化合物的化学分支,学习无机化学的重点在于理解微观如离子键理论、宏观如化学平衡等诸多理论和主要元素的性质,其间杂有些许计算,但是并不算复杂。

有机化学就是研究有机化合物的化学,学习过程的重点依旧在于理解记忆,需要理解的是各种有机反应的机理和影响反应进行的酸碱理论、平衡控制等诸多理论,需要记忆的是各种有机化合物的物理、化学性质及其制备转变的条件和规律。

物理化学是以物理学的原理和实验技术研究化学的一门学科,学习过程中要求学生理解相关物理定律,并掌握相关计算。加入物理学的计算就比较复杂了,这也对数理逻辑能力提出了较高的要求。

分析化学是一门研究分析方法的学科,为化学学科研究提供了方法上的指导,学习过程的重点就是各种化学分析方法,比如酸碱滴定法、光谱分析法等,需要掌握的是各种分析方法的原理和测定方法,以及对测定数据的处理等。

生物化学,正如前面所说,这门学科的研究对象是发生在生物体内的化学反应,因此学习的主要内容包括生物体内各种主要物质的结构和化学性质,比如糖类、蛋白质、核酸等等,以及各类主要反应,比如糖类蛋白质的代谢、核酸的合成等等。学习这门课程以理解记忆为主,计算较少。

高分子化学导论中的高分子指的是相对分子质量达到几千甚至上百万的化合物,其形成是由成千上万个小分子通过化学反应合成而来,因此这门课程所研究的就是如何将小分子相互连接形成高分子。学习内容包括高分子的结构和性质以及合成高分子的各种化学反应的机理,主要依靠理解记忆,并没有很多计算。

接下来是生物学课程,包括普通生物学、化学生物学、分子生物学、细胞生物学和遗传学。

普通生物学是生物学的基础课程,其目标就是系统介绍生物学的基础概念、基本规律等,内容也涵盖了生物学发展至今的各个领域,从而使同学们对这门科学有一个笼统的认识。学习内容以大量的概念、原理为主,对记忆的要求比较高。

化学生物学是直接和本专业相关的课程,其研究领域如前所述。学习的主要内容是在普通生物学的基础上进一步延伸,从化学理论的视角介绍糖类、蛋白质等生物分子的结构和性质。重点在于掌握化学方法,学习过程还是以理解记忆为主。

分子生物学中的分子指的是生物学中重要的生物大分子,包括DNA和蛋白质等,因此这门课程的主要内容就是生物大分子的结构、性质及其合成过程。

细胞生物学的研究对象就是构成生物体的细胞,主要介绍的内容有细胞的构成部分以及各部分的功能,还有细胞的生命周期规律等。学习的重点在于对概念和原理的理解记忆。

遗传学是一门探究生物遗传和变异规律的学科,主要介绍的内容包括遗传学的原理、遗传物质的结构和功能以及遗传信息的传递和表达等。学习过程注重理解记忆,计算并不多。

就业方面,作为一门踩了生化环材四大天坑中的两个坑的学科,就不要指望就业情况会令人满意了。作为一门新兴的交叉学科,化学生物学在科研方面确实有着广泛的应用,但是在就业方面反而会比较尴尬,原因在于交叉也导致对口需求更为狭窄,而对于对口化学专业或生物专业的就业岗位而言,化学生物学的竞争力又不如化学专业和生物专业。总之,化学生物学是一个比较适合搞科研的学科,而能不能出成果就看个人造化了。

要点总结:

1. 化学生物学是一门化学和生物学的交叉学科;

2. 化学生物学专业开设的课程包括化学类课程和生物类课程,较为偏重理解记忆;

3. 化学生物学专业较为适合科研,就业方面的竞争力不强。

下期预告:

下一讲我们将介绍化学类的院校篇。我们下一讲见。

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