第一篇：近代生物学发展史结课论文-基因组测序,干细胞基因工程与未来人类社会

基因组测序，干细胞基因工程与未来人类社会

基因组测序是对某个物种基因组核酸序列的测定，最终要确定该物种全基因组核酸的序列。

基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。健康一直以来就是全球问题之一，这一问题可以用从基因组学出发的健康和疾病的研究成果来改变。社会和其他的环境因素是产生这些健康状况差别的主要原因；事实上，一些人会对遗传因子是否扮演重要角色提出疑问。但是有些与疾病关联的变异在不同人种间出现的频率不同应该是导致健康状况的某些不一致的原因，所以综合考虑这些信息来预防和/或建立公共卫生战略将是有益的。我们必须研究基因组学和健康状况差异的关系，严格评价社会经济学状态、文化、辨别力、卫生行为、饮食、环境状况和遗传对其的不同影响。

在21世纪的过去现在和未来，粮食问题依然是人类社会面临的一大问题，基因工程引发了一场新的绿色革命，利用基因技术，农业的生产效率获得了全面提升。利用基因试验技术，制成与光合作用有关的增强基因，培育收获率高的农作物，成倍提高粮食产量；除农业外，畜牧业、渔业也发生了革命性变革，利用基因技术促进家畜的生长速度，并通过改变它们机体的成分，进而改变家畜的脂肪与瘦肉的比例，甚至制造携带人类基因并产生具有治疗潜力的家畜。

一、基因工程在生产实践中的应用

基因工程的一个重要目的是使外源目的基因在宿主细胞中表达，进行生物合成，以获得所需要的具有生物活性的蛋白质及多肽产物。

1、发酵工业：用大肠杆菌生物人的生长激素释放抑制因子是第一个成功的实例。这是把人工合成的基因连接到小型多拷贝质粒pBR322上，并利用乳糖操纵子β-半乳糖苷酶基因的高效率启动子，构成杂种质粒而实现的。在9升细菌培养液中这种激素的产量等于大约50万头羊的脑中提取得到的量。除此之外，胰岛素、人的生长激素、人的胸腺激素α-

1、人的干扰素、牛的生长激素，都可以应用于发酵工业的生产。药物60多种。还有些很重要的基因，如纤维素酶的基因，也已在大肠杆菌中克隆和表达。利用遗传工程手段还可以提高微生物本身所产生的酶的产量。如可以把大肠杆菌连接酶的产量提高500倍。

2、转基因动植物 植物基因工程在农业中的应用发展迅速，从1996~2001年，在短短的5年中，全世界转基因作物的种植面积就增长了30倍。我国转基因作物的种植面积也迅速增长，目前已位居世界第四。主要用于提高农作物的抗逆能力，（如抗除草剂、除虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等），以及改良农作物的平治和利用植物生产药物等方面。

动物基因工程是在20世纪80年代开始发展起来的，主要用于提高动物生长速度、改善畜产品的品质、生产药物和用转基因动物作器官移植的供体。以下是几点实例：

a．豆科植物固氮的功能涉及17个基因，分属于7个操纵子，现在已能把它们全部引入酵母菌，而且能正常复制，得到基因的产物蛋白质多肽，但不具备生物活性。

b．改造玉米胚乳蛋白质而使人畜营养必须的赖氨酸和色氨酸成分增加的工作也正在着手进行。

c．1983．把豆类的蛋白质基因引入了向日葵，培育出“向日豆”。还将动物蛋白基因转移给了马铃薯，希望培育出“肉薯”。

d．第二代遗传工程：基因定位致突变。主要是用定位致变或人工合成基因的方法。通过改变编码蛋白质基因中的DNA碱基次序，以达到定向改造蛋白质的性质，或创造出完全新型的蛋白质。

二、基因组测序、干细胞基因工程在医学上的应用

1．基因治疗和基因诊断

基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗继斌的目的。如对细胞癌变原理的研究，其一个重大突破是发现了原癌基因。人体基因分离，移植以及在整体动物中的表达技术日趋成熟，使得基因治疗研究的方法渐臻完善。已有报导，用带有正常基因的无害病毒在体外导入病人的骨髓细胞;再将这种带有重组正常的骨髓细胞送回患者体内，从而治疗某些酶缺陷造成的遗传疾病。基因治疗方法还在探索之中，而现在切实可行的是限制性片断长度的多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）的应用。(1)原理：人类基因组中很多无害的碱基变化，可以产生或失去限制性酶切位点。新的切点可使RFL缩短，而切点的失去可使RFL增大。所以不同个体间，某种酶的RFLP也就可能不同。这种改变没有表型效应，但以共显性方式遗传。(2)mtDNA的RFLP与群体分化起源，遗传距离

(3)RFLP与侦破

(4)产前诊断。如果根据遗传方式，能够证明某种严重遗传疾病是跟某一RFLP连锁的，那么就可以利用RFLP做产前诊断。

a用cDNA探针，寻找与致病基因连锁的RFLP。

b地中海贫血的基因诊断。图11-68． 地中海贫血症是不能产生β珠蛋白的一种重症贫血，是由于β珠蛋白基因部分缺失引起的。

c苯丙酮尿证是由于苯丙氨酸羟化酶（PH）基因异常引起的。通过RFLP连锁分析，做产前诊断。2．基因制药

基因制药不仅具有独特的优势，发展速度也很快。20世纪80年代初，第一种基因工程药物——重组人胰岛素投放市场后，利用转基因的工程菌生产的药物已有60多种，包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。20世纪90年代以来，我国自己生产的白细胞介素-

2、干扰素、乙肝疫苗等近20种基因工程药物。

三、对环境的改善

解决地球污染的最佳途径就是生命科学和基因科学。而转基因技术在成功改良动植物本身的同时，也给环境带来了潜在的好处。

木材是人们生活的重要建筑原料和造纸原料，全球每年森林砍伐的数量约3700万公顷。随着人口的增长，砍伐量还在逐年上升。然而，砍伐森林会对地球生态环境产生破坏作用。尽管许多国家和地区采取了相应的措施，如设置伐木配额，保护天然林，发展速生林等，但是由于林木成材周期相对较长，仍然不能满足市场需要。森林面积迅速减少，已经是一个全球性的严重生态问题。

以色列和美国在研发转基因白杨的试验中，发现一种纤维素捆绑基因(CBD)，将这个基因转入植物细胞后，植物的纤维素合成率、增长率得到大幅度提高，树木的生长速度也提高了50%。美国还与瑞典合作，将生命周期仅4－6周的拟南芥的叶状基因(LFY)转入欧洲山杨中，获得的转基因山杨生长更快，一年就能开花成小材，而在一般正常情况下这类树木成材需要10年或更长时间。

同时将转基因抗病虫技术应用到速生树木的培育中，则可以使林木更健康地生长，进一步保证林木的成活。

土地荒漠化是全球性的环境灾害。目前，全球荒漠化的面积占整个地球陆地面积的1/4，它已影响到世界六大洲的100多个国家和地区，全球约有1/6的人口生活在这些地区。全世界受荒漠化影响的国家有100多个，约9亿人受到荒漠化的影响和威胁。如沙特和埃及两国沙漠面积都占国土面积的90%以上，澳大利亚的沙漠和半沙漠面积占全国面积的35%。我国的荒漠化土地也占国土面积的27.46%。

为了能让沙漠披上绿装，人们一直在寻找沙漠绿化树种。白杨树能在干旱和盐碱化土壤等恶劣条件下生存，因此一直在沙漠绿化中扮演着冲锋队的角色。人们根据白杨树的这一特性，不断研究，逐步揭开了植物抗旱的神秘面纱。以色列希伯莱大学的研究者在白杨树细胞内分离出能保证它在恶劣条件下生存的特殊蛋白质，研究人员通过转基因技术，进一步提高白杨树中这种蛋白质的含量，这样，可因地制宜地培育出抗逆性更强的沙漠绿化树种。我国研究人员也正在将适合沙漠生存的沙棘、红柳等植物的抗旱、抗寒基因转移到常规树种中，以培育适合西部气候环境的树种。转基因沙漠绿化树种的培育，无疑将为沙漠地带生态环境的综合改造找到一条新的途径。基因组测序、干细胞基因工程主要在健康方面和环境方面造福人类，除此之外，它还能在社会其他领域有贡献。就像HGP和相关研究在基础生物学和健康方面开拓的新领域，同时为研究社会问题创造了机会，甚至可以使我们更全面地了解如何定义自己和他人。

作为一门新兴的学科和新兴的技术，我们再看到它有利的一面的同时，也要注意它不利一面，它所造成的危害我们现阶段是看不见得，这就警示着我们，要合理利用这项技术，让它更好地为我们人类服务。

第二篇：分子生物学与基因工程结课论文

《分子生物学与基因工程》

结课论文

Real-Time PCR在分子生物学中的应用

姓

名：XXX 学

号：AXXXXXXX 院

系：生命科学学院 班

级：生科XXX班 任课教师：XXX

二零一二年十二月 Real-Time PCR在分子生物学中的应用

XXX XXX大学生命科学学院 黑龙江哈尔滨 150xxx

摘 要：聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）可对特定基因进行扩增，因此被广泛应用于分子生物学领域中获取特定基因或基因片段。定量PCR已经从基于凝胶的低通量分析发展到高通量的荧光分析技术，即实时定量PCR（real-time quantitative PCR）。该技术实现了PCR从定性到定量的飞跃，且与常规PCR相比，它具有特异性强、灵敏度高、重复性好、定量准确、速度快、全封闭反应等特点，目前实时定量PCR作为一个极有效的实验方法，已被广泛地应用于分子生物学研究的各个领域，成为了分子生物学研究中的重要工具。关键词：实时定量PCR；基因扩增；分子生物学

1971年Khorana等最早提出PCR理论：―DNA变性解链后与相应引物杂交，用DNA聚合酶延伸引物，重复该过程便可克隆tRNA 基因‖。因当时基因序列分析方法尚未成熟、热稳定DNA聚合酶还未发现及寡聚核苷酸引物合成仍处于手工和半自动阶段，核酸体外扩增设想似乎不切实际，且Smith等已发现了DNA限制性内切酶，使体外克隆基因成为可能，Khorana 等的早期设想被忽视。1985年Mullis等用大肠杆菌DNA聚合酶 ⅠKlenow片段体外扩增哺乳动物单拷贝基因成功以及1988年Saiki等将耐热DNA聚合酶（Taq酶）引入PCR，使扩增反应的特异性和效率大大提高，并简化了操作程序,最终实现了DNA扩增的自动化，迅速推动了PCR的应用和普及。

自从PCR技术问世便很快成为科研、临床诊断的热点技术。但是传统PCR技术在应用中一是不能准确定量，二是容易交叉污染，产生假阳性。直到1996年由美国Applied Biosystems公司推出的实时荧光定量PCR技术，上述问题才得到较好的解决[1]。实时荧光定量PCR（real-time fluoro-genetic quantitative PCR，FQ-PCR）是通过对PCR扩增反应中每一个循环产物荧光信号的实时检测从而实现对起始模板定量及定性的分析。在实时荧光定量 PCR反应中，引入了一种荧光化学物质，随着PCR反应的进行，PCR反应产物不断累计，荧光信号强度也等比例增加。每经过一个循环，收集一个荧光强度信号，这样就可以通过荧光强度变化监测产物量的变化，从而得到一条荧光扩增曲线图。该技术不仅实现了对DNA模板的定量，而且具有灵敏度高、特异性和可靠性强、能实现多重反应、自动化程度高、无污染性、具实时性和准确性等特点，目前已广泛应用于分子生物学研究和医学研究等领域[2]。

1.实时荧光定量PCR技术概述

1.1 实时荧光定量PCR原理

1992年Higuchi等首次提出了采用动态PCR方法和封闭式检测方式对目的核酸数量进行定量分析，荧光探针技术是基于标记基团的FRET原理而实现的，当某个荧光基团的发射谱与另一个荧光基团的吸收光谱重叠，且两个基团距离足够近时，能量可以从短波长（高能量）的荧光基团传递到长波长（低能量）的荧光基团，相当于短波长荧光基团释放的荧光被屏蔽，这个过程称为FRET。在探针5’端标记一个报告基团（R），在3’端标记一个淬灭基团（quencher，Q），两者距离很近时（7-10nm），报告基团发出的荧光能被淬灭基团所吸收，并依赖其较高的S/N比值（信-噪比, signal-to-noise ratio）和良好的辨别能力进行定量检测。

荧光扩增曲线扩增曲线可以分成三个阶段：荧光背景信号阶段，荧光信号指数扩增阶段和平台期。在荧光背景信号阶段，扩增的荧光信号被荧光背景信号所掩盖，无法判断产物量的变化。而在平台期，扩增产物已不再呈指数级的增加。PCR的终产物量与起始模板量之间没有线性关系，所以根据最终的PCR产物量不能计算出起始DNA拷贝数。只有在荧光信号指数扩增阶段，PCR产物量的对数值与起始模板量之间存在线性关系，可以选择在这个阶段进行定量分析。为了定量和比较的方便，在实时荧光定量 PCR 技术中引入了两个非常重要的概念：荧光阈值和CT值。荧光阈值是在荧光扩增曲线上人为设定的一个值，它可以设定在荧光信号指数扩增阶段任意位置上，但一般将荧光域值的缺省设置是3-15个循环的荧光信号的标准偏差的10倍。每个反应管内的荧光信号到达设定的域值时所经历的循环数被称为CT值（threshold value）。CT值与起始模板的关系研究表明，每个模板的CT值与该模板的起始拷贝数的对数存在线性关系，起始拷贝数越多，CT值越小。利用已知起始拷贝数的标准品可作出标准曲线，其中横坐标代表起始拷贝数的对数，纵坐标代表Ct值。因此，只要获得未知样品的Ct值，即可从标准曲线上计算出该样品的起始拷贝数。[4][3]1.2 常用实时荧光定量PCR分类

1.2.1 实时荧光定量PCR荧光染料法

实时荧光定量PCR荧光染料法包括非饱和染料SYBR Green法和饱和染料LC Green法[5]。非饱和染料SYBR Green染料法定量成本低，方法简便，不需要设计探针，但是特异性低。荧光染料能和任何dsDNA结合，因此它也能与非特异的dsDNA（如引物二聚体）结合，使实验容易产生假阳性信号。引物二聚体的问题目前可以用带有熔解曲线（melting curve）分析的软件加以解决。饱和染料LC Green法与SYBR染料法工作原理是一样的，但与传统的荧光染料SYBR Green相比有如下优点：LC Green染料在进行PCR 时可以以饱和的浓度加入，不会抑制PCR反应，而Sybr Green 染料浓度过高会抑制PCR反应。从而，利用LC Green染料可以进行高分辨率熔解曲线分析。在进行HRM分析时，由于饱和染料占据了DNA双链上每一对碱基上的空位，所以在双链解链时，染料立即与双链脱离，使得荧光信号发生较大的变化，而非饱和染料常发生位置上的迁移，从而对荧光信号没有大的影响。除LC Green染料外，常用的染料还有Reso Light、Ever Green等，这些都是绿色荧光染料，最佳激发波长范围440-470nm，发射荧光波长470-520nm。

1.2.1 实时荧光定量PCR探针法

实时荧光定量PCR寡核苷酸探针法包括TaqMan探针法和TaqMan-MGB探针法。TaqMan 探针法技术原理是利用Taq酶的5’—3’外切酶活性，在传统PCR技术一对特异性引物的基础上增加了一条荧光双标记探针。该探针可与上、下游引物之间的DNA模板序列特异性结合。探针的5’端标以荧光报告基团，3’端标以荧光淬灭基团。在PCR退火复性期，探针与DNA模板特异性结合。在PCR延伸阶段，Taq酶在引物的引导下，沿着模板合成新链，当移动至探针结合的位置时便发挥其5’—3’外切酶活性将探针降解成单核苷酸，使得荧光报告基团与淬灭基团分离，前者的荧光信号释放并被检测。因此，每合成一条新链就有一个探针被裂解并释放出一个荧光信号。荧光信号强度与PCR产物量相对应。

MGB探针与传统的TaqMan探针比较，有很大的优势。它可以使探针的长度缩短，尤其对AT含量高的序列的 MGB探针的设计有很大的帮助；同时可以提高配对与非配对模板间的Tm值差异； 由于在探针的3’端的Quencher基团为不发光的荧光基团，并且与Report基团在空间的位置更接近，使杂交的稳定性大大提高，实验的结果更精确，分辨率更高，可 以进行SNP分析。MGB探针实验步骤简单，使杂交的重复性大大提高。

1.3 实时荧光定量PCR定量方法

在实时荧光PCR中，模板的定量有两种方法：绝对定量和相对定量。绝对定量指用已知的标准曲线来推算未知的样本量；相对定量指在一定样品中靶序列相对于另一参照序列的量的变化。由于每个模板的CT值与该模板的起始拷贝数的对数存在线性关系，利用已知起始DNA浓度的标准品可做出标准曲线。

1.3.1 绝对定量法

该方法是利用标准品作一条标准曲线，通过标准曲线对样本进行定量。绝对定量标准品一般是用质粒DNA或是PCR扩增产物等制备的。标准品的量根据260nm的吸光度值计算得出。由于样本的浓度完全是通过标准曲线来确定，所以合适的标准品是定量准确的关键。一方面标准品与未知样本应具有一致的扩增效率，另一方面标准品的定量必须准确。这就要求标准品的扩增序列与样本完全一致，制备的标准品纯度要高，不应含有影响定量的因素如Dnase、标准品与未知样本各自反应体系内的干扰因素要一致等。该方法的优点就是测定范围很广（10～1010拷贝），结果可直接通过软件得出，不需额外计算。1.3.2 相对定量法

相相对定量是指在测定目的基因的同时测定某一内源性管家基因，该管家基因主要是用于核苷酸的拷贝数的比较、反映反应体系内是否存在PCR扩增的影响因素，通常选用的管家基因有GAPDH、β-2微球蛋白和rRNA。使用的β-actin、相对定量较为早期的方法是用一系列已知外参物做标准曲线，根据该标准曲线得到目的基因和管家基因的量，再将目的基因同管家基因的比值作为定量的最后结果。此种方法计算出未知样品的量是相对于某个参照物的量而言，因此，相对定量的标准曲线比较容易制备，对于所用的标准品只需知道其稀释度即可。在整个试验中，待测样品的量来自于标准曲线，最终必须除以参照基因的量，即参照基因是1×的样本，其他的样本为参照基因的n倍。由于管家基因在各种组织中的恒定表达，所以可用管家基因的量来作为标准，以比较来源不同的样本，目的基因表达量的差异，此即相对定量。这一方法的缺陷是要求外参、目的基因和管家基因的扩增效率一致；此外加入已知起始拷贝数的内标相当于是进行双重PCR反应，存在两种模板相互的干扰和竞争[7]。

1.3.3 相对定量反应循环值（Ct）比较法

[6]即ΔCT值法，该方法是同时扩增待测靶基因片段和一个作为内参照的基因片段，一般是一个内源性管家基因片段。这两个扩增反应可在2管中分别进行，也可在同一反应管中进行，测得两者的CT值之差，即ΔCT。该方法不需要标准曲线。它是根据PCR扩增反应的原理，假设每个循环增加倍的产物数量PCR反应的指数期得到扩增产物的值来反映起始模板的量通过数学公式来计算相对量。比较Ct法与标准曲线法的相对定量的不同之处在于其运用了数学公式来计算相对量，前提是假设每个循环增加一倍的产物数量，在PCR反应的指数期得到Ct值来反应起始模板的量，一个循环（Ct=1）的不同相当于起始模板数2倍的差异。比较不同待测标本DNA的ΔCT值与正常标本DNA的ΔCT值的变化，即可对未知标本靶基因的原始拷贝数作出判断，从而对病理状态进行判断或诊断。但是此方法是以靶基因和内源控制物的扩增效率基本一致为前提的，效率的偏移将影响实际拷贝数的估计[8]。最终结果也是靶序列和参考品的相对比值。该方法需确定靶序列和参考品的扩增效率是否一致；如不一致，则会影响结果的准确性。

2.实时荧光定量PCR技术的应用

实时定量PCR的应用非常广泛。在科研方面，可定量分析各种基因的表达[ 9 ]、分析基因变和多态性[ 10 ]、分析细胞因子的表达

[ 11 ]、单核苷酸多态性（SNP）

[ 12 ]

测定及易位基因的检测

[ 15 ]

[ 13 ]

等；在医疗方面，可用于免疫组分分析

[ 14 ]、临床疾病早期诊断、病原体检测、耐药性分析

[ 16 ]、肿瘤研究[ 17 ]和微小残留病变（MRD）[ 18 ]检测等。

以下就其在基因工程研究、病原体的检测和肿瘤分子诊断等方面的应用及其新进展作一简述。2.1 基因工程研究领域

实时荧光定量技术的出现不仅加强了有关对基因的量的研究方法，而且也加强了对基因的质所发生变化的研究。它可以检测基因突变和基因组的不稳定性，已经被广泛应用于遗传分析[19]。

2.1.1

基因表达研究

由不同的荧光报告基团标记的探针分别与野生型和突变基因杂交，探针杂交的效率和其后的切除与杂交有关。如果一种染料的荧光信号明显强于另一种，说明它是一个纯合子，如果荧光信号都增加则表明是一个杂合子。从使用范围来看，它能用于检测已知基因序列的任何遗传病基因的突变和缺失及表达量的异常，从灵敏度方面看，它能从单细胞进行特异基因扩增，实现植入前基因诊断。PCR技术还可用于端粒酶的检测。使用双色荧光标记探针，结合不同的引物设计，可以实现对某些先天性疾病的定量检测。应用实时荧光定量PCR方法对β地中海贫血症（β地贫）患者β与γ球蛋白mRNA水平进行检测，其结果特异性强、定量准确，为了解β地贫的分子病理机制及其临床诊断提供了可靠的检测数据。迄今对遗传性物质改变引起的疾病还无法根治，只能通过产前监测和产前基因诊断，减少病婴出生[20]

。因此，实时荧光定量PCR方法可用于产前监测和产前基因诊断。

2.1.2

单核苷酸多态性（SNP）及突变分析

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism)主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。实时荧光定量PCR一个诱人的应用前景是用于检测基因突变和基因组的不稳定性[21]。基因突变的检测基于两条探针，一条探针横跨突变位点，另一条为锚定探针，与无突变位点的靶序列杂交。两条探针用两种不同的发光基团标记。如靶序列中无突变，探针杂交便完全配对，如有突变，则探针与靶序列不完全配对，会降低杂交体的稳定性，从而降低其熔解温度（Tm）。这样便可对突变和多态性进行分析。

2.1.3

转基因研究

Tesson等确定了实时定量PCR的技术条件，利用两种发光探针及适当的循环域值，扩增一个转移后的基因和一个对照基因，以分析转基因鼠的接合性[22]。同型结合的和异质接合的动物交配后其子代中转基因的传递情况符合孟德尔遗传规律，通过实时定量PCR检测，该方法为转基因动物的同型结合及异质接合提供了明确的鉴定结果。这项技术在转基因动物繁育及基因剂量功能效应实验中将有很大用途。

2.2 肿瘤的分子诊断

肿瘤的本质是细胞内基因发生了变化，是一种多基因异常的疾病，这些异常变化用实时荧光定量PCR方法都可以检测出来。目前用此方法进行过端粒酶hTERT基因、慢性粒细胞性白血病ER基因、肿瘤MDR1基因等，尽管肿瘤发病的分子机制尚未完全阐明，但相关基因的遗传学改变的积累是致癌性转变的根本原因之一已得到普遍承认[23]。癌基因的突变和表达增加，在许多肿瘤早期就出现。实时荧光PCR技术不仅能有效地检测到基因的突变，而且可以准确检测癌基因的表达量。如定量结直肠癌淋巴结的癌胚抗原(CEA)mRNA的表达量，可作为诊断癌症微转移的重要依据[24]。目前，肿瘤患者的生存期已有所延长，但是缓解期的患者仍存在复发的危险，因此，微小残留病变的检测对于进一步调整治疗方案至关重要。实时荧光PCR技术正成为检测肿瘤微小残留分子标志的一种必备工具[25]。Eckert等提出采用实时荧光PCR技术检测儿童急性淋巴细胞白血病微残留病灶，对儿童急性白血病的治疗有重要指导意义。

2.3 病原体的分子检测

目前，用此方法还进行了对人类结核杆菌、免疫缺陷病毒、肝炎病毒、流感病毒、巨细胞病毒、EB病毒等病原体的检测[26]。同样在国内，2004年针对SARS流行性病的检测和诊断使得荧光定量PCR技术得以应用和发展。荧光定量PCR问世后的几年中，积累了大量有关病原体核酸量与感染性疾病发生、发展和预后之间关系的资料，这些研究资料不断丰富，将形成感染性疾病的临床分子诊断标准。目前, 实时荧光PCR技术已应用于肝病、性病以及人类免疫缺陷病毒（HIV）等各种病原体的临床诊断，为实现快速准确诊断提供了有效的检测方法。

3.小结

时荧光定量PCR与其他一些技术的结合应用，是今后发展的方向，如与高级微型解剖技术结合后，能提高形态学损伤所至低水平扩增的检测能力[ 27 ]、可定量分析石蜡包埋储存样本中的核酸[ 28]及少量细胞中的全部转录产物[ 29 ]等。此外，微阵列实验中所选基因表达水平的测定仍需使用实时PCR技术[ 30 ,31 ]，利用该技术还可使等位基因特异表达分析以及生化武器证据甄别成为可能。

通过设计针对目的基因的特异性引物和探针，并优化反应体系和反应循环参数，已成功地建立了快速、灵敏、特异的Q-PCR检测方法。可实现大量样本同时检测，并节省大量试验时间和反应成本，为基因定量检测和准确定量疾病相关基因的表达提供了有效的技术手段；同时实现对人类和动物疾病的早期诊断与基因分期、分型，以及对人类肿瘤转移的早期发现及预后判断[32]。因此Q-PCR技术将成为未来分子生物学实验室必备的研究工具，在临床上将有更加广阔的应用前景。

参考文献：

[1] Clegg RM.Fluorescence resonance energy transfer.Curr Opin Biotechnol, 1995, 6(1):103-110 [2] Mikael KA, Jose MA, Martin B, et al.The real-time polymerase chain reaction.Molecular Aspects of Medicine, 2006, 27: 95–125 [3] Walsh PS, Erlich H A, Higuchi R.Preferential PCR amplification of alleles: mechanisms and solutions.Genome Res.1992, 1:241-250 [4] 欧阳松应, 杨冬, 欧阳红生, 马鹤雯.实时荧光定量PCR技术及其应用.生命的化学, 2004, 24(1):74-76 [5] Bengtsson M, Karlsson HJ, Westman G, et a1.A new minor groove binding asymmetric cyanine reporter dye for real-time PCR.Nucleic Acids Res, 2003, 31(8):e45 [6] Galbiati S, Smid M, Gambini D, et al.Fetal DNA detection in maternal plasma throughout gestation.Hum Genet, 2005, 117(2-3): 243-248 [7] Robert M W, Stella L, Michael G, et al.Measurement of Epstein barr virus DNA loads in whole blood and plasma by TaqMan PCR and in peripheral blood lymphocytes by competitive PCR.J Clin Microbiol, 2003, 41 : 5245-5249 [8] Magnus L, Charles H.Dynamic range and reproducibility of hepatitis B virus(HBV)DNA detection and quantification by cobas Taqman HBV, a real-time semiautomated assay.J Clin Microbiol, 2005, 43: 4251-4254 [9] Hirayama Y , Sakamaki S, Matsunaga T, et al.Concentrations of thrombopoietin in bone marrow in normal subjects and in patients with idiopathic thrombocytopenic purpura, aplastic anemia, and essential thrombocythemia correlate with its mRNA expression of bone marrow stromal cells.Blood, 1998, 92(1):46-52 [10] Kyger EM, Krevolin MD, Powell MJ.Detection of the hereditary hemochromatosis gene mutation by real-time fluorescence polymerase chain reaction and peptide nucleic acid clamping.Anal Biochem, 1998, 260(2):142-148 [11] Ueda M, Imada K, Imura A, et al.Expression of functional interleukin-21 receptor on adult T-cell leukaemia cells.Br J Haematol, 2005, 128(2):169-176 [12] Johnson VJ, Yucesoy B, Luster MI.Genotyping of single nucleotide polymorphisms in cytokine genes using real-time PCR allelic discrimination technology.Cytokine, 2004, 27(6):135-141 [13] Taube T, Eckert C, Korner G ,et al.Real-time quantification of TELAML1 fusion transcripts for MRD detection in relapsed childhood acute lymphoblastic leukaemia.Comparison with antigen receptor-based MRD quantification methods.Leuk Res, 2004, 28(7):699-706 [14] Lang R, Pfeffer K, Wagner H, et al.A rapid method for semiquantitative analysis of the human V beta-repertoire using TaqManR PCR.J Immunol Methods, 1997, 203(2):181-192 [15] Swan DC, Tucker RA, Holloway BP, et al.A sensitive, type-specific, fluorogenic probe assay for detection of human papillomavirus DNA.J Clin Microbiol, 1997, 35(4):886-891 [16] Piatek AS, Tyagi S, Pol AC, et al.Molecular beacon sequence analysis for detecting drug resistance in Mycobacterium tuberculosis.Nat Biotechnol, 1998, 16(4): 359-363 [17] Cheung IY, Cheung NK.Quantitation of marrow disease in neuroblastoma by real-time reverse transcription-PCR.Clin Cancer Res, 2001, 7(6):1698-1705 [18] van der Velden VH, Boeckx N, van Wering ER, et al.Detection of minimal residual disease in acute leukemia.J Biol Regul Homeost Agents, 2004, 18(2):146-154 [19] Hwa HL, Ko TM, Yen ML, et al.Fetal gender determination using real-time quantitative polymerase chain reaction analysis of maternal plasma.J Formos Med As-soc, 2004, 103(5)：364-368 [20] UenoH, Yoshida K, Hirai T.Quantitative detection of carcinoembryonic antigen messenger RNA in the peritoneal cavity of gastric cancer patients by real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction.Anticancer Res, 2003, 23(2C):1701-1708 [21] Nieuwenhuis EJ , Jaspars LH, Castelijns JA, et al.Quantitative molecular detection of minimal residual head and neck cancer in lymph node aspirates.Clin Cancer Res, 2003, 9(2):755-761 [22] Liew M, Pryor R, Palais R, et al.Genotyping of single nucleotide polymorphisms by high-resolution melting of small amplicons.Clin Chem, 2004, 50(7):1156-1164 [23] Piet A, van Rijn, Gerard JW, et al.Detectionof economically important viruses in boar semen by quantitative Real Time PCR technology.Journal of Virologica1 Methods, 2004, 120:151-160 [24] Andersen CL, Jensen JL, Orntoft TF.Normalisation of real-time quantitative reverse transcription-PCR data: a model-based variance estimation approach to identify genes suited for normalisation, applied to bladder and coloncancer data sets.Cancer Res, 2004, 64:5245-5250 [25] Pont-Kingdon G, Lyon E.Direct molecular haplotyping by melting curve analysis of hybridization probes: beta2-adrenergic receptor hapotypes as an example.Nucleic AcidsRes, 2005, 33:89

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第三篇：数学发展史结课论文

数学发展史结课论文

交通运输学院

1502班

刘文涛

15251041

2016年6月

浅谈古代和近代数学发展史

摘要：数学发展的历史是悠久的，在几千年前就已经有先贤开始对无穷无尽的数学世界进行探究，很多数学方法的研究都是来自于社会生活。数学发展中的很多思想也体现了人类不断发展的历程，很多数学结晶是用无数汗水与经验总结出的。通过研究数学发展的历史，文章对数学的发展历程和思想尽可能全面的进行了简单的概括和论述，指出研究数学发展史的重要意义，并将这数学思想运用到我们的生活中，提高思维分析能力，增强对数学的理解，对今后数学的研究与发展做出更大的贡献。

中华民族是一个具有悠久历史和灿烂文化的民族，在灿烂的文化瑰宝中数学在世界数学发展史中也同样具有许多耀眼的光环。研究中国的数学发展历程有着重要的现实意义，这对未来数学发展的规律也许会有一点启发。

关键词：数学

发展史

古代数学 1.中国古代数学的发展史

起源与早期发展。数学是研究数和形的科学，是中国古代科学中一门重要的学科。中国数学发展的萌芽期可以追溯到先秦时期，最早的记数法在殷墟出土的甲骨文卜辞中可以找到记数的文字。如独立的记数符号一到十，百、千、万，最大的数字为三万，还有十进制的记数法。在春秋时期出现中国最古老的计算工具——算筹，使用算筹进行计算称为筹算，中国古代数学的最大特点就是建立在筹算基础之上。古代的算筹多为竹子制成的同样长短和粗细的小棍子，用算筹记数有纵、横两种方式，个位用纵式，十位用横式，以此类推，并以空位表示零。这与西方及阿拉伯数学是明显不同的。在几何学方面，在《史记·夏本记》中记录到夏禹治水时已使用了规、矩、准、绳等作图和测量工具，勾股定理中的“勾三股四弦五”已被发现。

中国数学体系的形成与奠基时期。这一时期包括秦汉、魏晋、南北朝，共 400 年间的数学发展历史。中国古代的数学体系形成在秦汉时期，随着数学知识的不断系统化、理论化，相应的数学专书也陆续出现，如西汉初的《算数书》、西汉末年的《周髀算经》、东汉初年的《九章算术》以及南北朝时期的《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等一系列算学著作。《周髀算经》编纂于西汉末年，提出勾股定理的特例及普遍形式以及测太阳高、远的陈子测日法；《九章算术》成书于东汉初年，以问题形式编写，分属于方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程和勾股九章，特点在于注重理论联系实际，形成了以筹算为中心的数学体系。中国数学在魏晋时期有了较大的发展，其中赵爽和刘徽的工作被认为是中国古代数学理论体系的开端。赵爽证明了数学定理和公式，详尽注释了《周髀算经》，其中一段 530 余字的“勾股圆方图”注文是数学史上极有价值的文献。刘徽的杰作《九章算术注》和《海岛算经》，是我国最宝贵的数学遗产。在南北朝时期数学的发展依然蓬勃，出现了《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张丘建算经》等算学著作。最具代表性的著作是祖冲之、祖父子撰写的《缀术》，圆周率精确到小数点后六位，推导出球体体积的正确公式，发展了二次与三次方程的解法。中国古代数学发展的盛衰时期。宋、元两代是中国古代数学空前繁荣，硕果累累的全盛时期。出现了一批著名的数学家和数学著作，其中最具代表性的数学家是秦九韶和杨辉。秦九韶在其著作的《数学九章》中创造了 “ 大衍求 1 术 ”（整数论中的一次同余式求解法），被称为“中国剩余定理”，在近代数学和现代电子计算设计中起到重要的作用。他所论的“正负开方术”（数学高次方程根法），被称为“秦九韶程序”。现在世界各国从小学、中学、大学的数学课程，几乎都接触到他的定理、定律、解题原则。杨辉，中国南宋时期杰出的数学家和数学教育家，他在1261 年所著的《详解九章算法》一书中，给出了二项式系数在三角形中的一种几何排列，这个三角形数表称为杨辉三角。“杨辉三角”在西方又称为“帕斯卡三角形”，但杨辉比帕斯卡早 400 多年发现。随后从十四世纪中叶明王朝建立到明末的 1582 年，数学除了珠算外出现全面衰弱的局面。明代最大的成就是珠算的普及，出现了许多珠算读本，珠算理论已成系统，标志着从筹算到珠算转变的完成。在现代计算机出现之前，珠算盘是世界上简便而有效的计算工具。但由于珠算流行，筹算几乎绝迹，建立在筹算基础上的古代数学也逐渐失传，数学出现长期停滞。2.近现代数学的发展史

中国近现代数学发展时期是指从 20 世纪初至今的一段时间，开始 于清末民初的大批留学生的回国后，各地大学的数学教育有了明显的 起色，很多回国人员后成为著名的数学家和数学教育家，在世界都具有重要的影响，为中国近现代数学发展做出了重要贡献，这些著名的数学家及其贡献主要有：陈景润及其代表作。陈景润是世界著名解析数论学家之一。1966 年，陈景润攻克了世界著名数学难题“哥德巴赫猜想”中的(1+2)，在哥德巴赫猜想的研究上居世界领先地位，距摘取这颗数论皇冠上的明珠(1+ 1)只是一步之遥，于 1978 年和 1982 年两次收到国际数学家大会的邀请，在其他数论问题的成就在世界领域也是遥遥领先的。华罗庚及其贡献。华罗庚是近代世界著名的中国数学家，对数学的贡献是多方面的。在数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多个复变函数论、偏微分方程及高维数值积分等领域都做出了卓越的贡献。他解决了高斯完整三角和的估计，推进华林问题、塔里问题的结果，在圆法与三角和估计法方面的结果长期居世界领先地位，著作有《堆垒素数论》、《数论导引》、《典型域上的多元复变量函数论》及合著《数论在近似分析中的应用》。他在普及应用数学方法、培养青年数学家等上都有特殊贡献。苏步青及其成就。苏步青是中国科学院院士，国内外享有成名的数学家。主要从事微分几何学和计算几何学等方面的研究。他在仿射微分几何学和射影微分几何学研究方面取得出色成果，在一般空间微分几何学、高维空间共轭理论、几何外型设计、计算机辅助几何设计等方面取得突出成就，对培养中国早期的数学人才曾起了巨大的推进作用。吴文俊及其贡献。吴文俊是数学界的战略科学家，现任中国科学院院士,第三世界科学院院士。曾获得首届国家自然科学一等奖(1956)、中国科学院自然科学一等奖(1979)、第三世界科学院数学奖(1990)、陈嘉庚数理科学奖(1993)、首届香港求是科技基金会杰出科学家奖(1994)、首届国家最高科技奖(2000)、第三届邵逸夫数学奖(2006)。他在拓扑学、自动推理、机器证明、代数几何、中国数学史、对策论等研究领域均有杰出的贡献,他的“吴方法”在国际机器证明领域产生巨大的影响，有广泛重要的应用价值。研究中国数学发展史的重要意义

师都对数学史都有着深远的研究。研究数学发展史可以为我们提供 经验教训和历史借鉴，使我们的科学研究方向少走弯路或错路。从数学发展史中，我们要明白数学是一种文化，是形成现代文化的主要力量，是文化极其重要的因素。数学的概念来源于经验，与自然科学的生活世纪密不可分，在经过数学家严格的加工与推理后形成数学这门科学。研究数学的发展历史，弄清一个概念的来龙去脉，一个理论的兴旺和衰落，影响一种重要思想的产生的历史因素，有利于了解数学的现状，指导数学的未来，更好地接受以及学习数学，从历史的发展中获得借鉴和汲取教益，促进现实的科学研究，从而使数学与我们的生活更加贴切。4.数学科学与社会发展

从历史上看，远在巴比伦、埃及时代，由于人类生活和劳动生产的需要积累了一系列算术和几何的知识。经过希腊时代，将这些比较零散的知识上升为理论的系统。西方文艺复兴时期，在数学方面，创立了解析几何，发明了微积分，使数学由常量数学发展到变量数学的新阶段。从17世纪到19世纪时期，人们以极大的热情将数学应用到很多领域，取得了重大的成就，积累了大量新的数学知识和方法。为了使成果可靠并且取得进一步发展的基础，人们在19世纪又建立起微积分的理论基础和严格体系。这一系列数学理论进展催生了20世纪前期纯粹数学的大发展。数学理论得到空前发展，其中数学的形式主义和结构主义产生了广泛的影响，直至影响到基础数学教育的教学内容和方法。从20世纪后半期开始，纯粹数学还在迅速地发展，并进入更加广泛深入应用于科学、技术、经济、管理等众多领域的时代，数学发展史课程论文。数学与数学的应用在更高层次上结合，特别是在高新技术领域方面的进展层出不穷，甚至出乎人们的预料，展现出它对社会发展的巨大推动作用。

第四篇：《绿色生活与未来结课论文》

《绿色生活与未来结课论文》

姓名：贾红果学号：091006106 节次：周日3、4节

绿色生活

---倡议低碳生活做绿色公民

[摘要]

能源和气候已经成为人类共同面对的两大危机，而这两方面都与高碳排放有关，高碳排放对地球环境产生严重破坏。为造福当代，优化人类生活环境，我们必须倡导低碳经济。城市居民生活中碳足迹及危害严重，如何减少碳排量不容忽视。加大宣传，提高对低碳生活的认识，为了人类的可持续发展，倡议在日常生活中过低碳生活。

[关键词] 低碳；碳足迹；倡导低碳生活

近年来，全球气候变幻无常、水土流失严重、温室效应明显、耕地沙化蔓延、生存环境日益恶化，严重威胁着当今世界全人类的健康与生命。就我们中国来说去年入秋以来，我国西南、江南、华南部分地区发生了严重干旱。在我国降雨量最为丰富的西南，大部分地区干旱少雨，旱魃肆虐。农田龟裂、塘坝干涸、河溪断流……3月23日，来自国家防总的统计数据显示，因干旱造成饮水困难的人数已达2271万，其中旱情最严重的云、贵、川、桂、渝五省份达1805万人；我国耕地受旱面积1.14亿亩，其中，作物受旱面积8796万亩(重旱2798万亩，干枯1381万亩)；待播耕地缺水缺墒2612万亩。其中西南五省份耕地受旱面积达9654万亩，占85%。08、09年的自然灾害给了我们敲起了警钟，再加上去年一部美国灾难大片《2012》的应运而生更是让世界各国人民为气候变暖可能给人类造成的灭顶之灾吓出了一身冷汗。

也许，很多人到现在还没有弄明白“哥本哈根”和“哈根达斯”的区别，或许还有很多人认为《后天》、《2012》只是纯粹虚构的美国大片，全球气候变暖会议只是和自己没有多少关系的国际新闻……而实际上，当全球的政治精英们在丹麦首都哥本哈根为人类争取最后一个机会时，地球变暖衍生的恶魔已悄悄地走近了你我，走进了洛阳，走进了河南，它并不遥远，它就在你我身边瞪着狰狞的眼睛，制造着一个接一个祸端。全球暖化，冰川消融，海平面抬升、臭氧层破裂？？我们生活的地球，正在遭受浩劫。专家指出，一切根源在于人类生活中燃烧煤炭。石油等排放的二氧化碳。因此，减少二氧化碳排放才是“治本”举措。

然而减少二氧化碳自然就涉及到低碳，“戒除嗜好！面向低碳经济”环境日主题提示人们，“低碳经济”不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力，推进节能减排的科技创新，而且意味着引导公众反思哪些习以为常的消费模式和生活方式是浪费能源、增排污染的不良嗜好，从而充分发掘服务业和消费生活领域节能减排的巨大潜力。转向低碳经济、低碳生活方式的重要途径之一，是戒除以高耗能源为代价的“便利消费”嗜好。“便利”是现代商业营销和消费生活中流行的价值观。不少便利消费方式在人们不经意中浪费着巨大的能源

低碳生活”虽然是个新概念，提出的却是世界可持续发展的老问题，它反映了人类因气候变化而对未来产生的担忧，世界对此问题的共识日益增多。全球变暖等气候问题致使人类不得不考量目前的生态环境。人类意识到生产和消费过程中出现的过量碳排放是形成气候问题的重要因素之一，因而要减少碳排放就要相应优化和约束某些消费和生产活动。在日常生活中。每个人都有自己的碳足迹，尤其是城市居民的一

些习以为常的生活方式和消费模式。每天都在产生巨大的能源消耗和温室气体排放量。因此生活中的碳足迹不可忽视。

一、居民日常生活成为碳排放的关键。

国家能源专家咨询委员会主任徐锭明说。在日常生活中，每个人都有自己的碳足迹，尤其是城市居民的一些习以为常的生活方式和消费模式，每天都在产生巨大的能源消耗和温室气体排放量。吉林大学环境与资源学院教授王宪恩说：“据测算，1999年到2002年间，26％。二氧化碳排放的城镇居民生活用能已占到每年全国能源消费量的大约30％是由居民生活行为及满足这些行为的需求造成的。”在生活中处处在“放碳”比如：如果你乘飞机旅行2000公里，那么你就排放了278千克的二氧化碳；如果你用了100度电。那么你就排放了785千克二氧化碳：如果你自驾车消耗了100公升汽油，那么你就排放了270千克二氧化碳

二、很多生活习惯改善有利于减少碳排放。

调查显示，我国城市家庭平均待机能耗相当于这些家庭每天都在使用着一盏15瓦到30瓦的长明灯，占城市家庭用电量的10％。仅彩色电视机一项。一年下来就浪费电力几百亿千瓦时。相当于几个大型火电厂白白发电。在城市住房、汽车等高碳排放领域的消费过程中。一些城市居民存有“你追我赶”式的攀比心理。还有追求大户型。大排量53的“好大心理”。用“碳排敖计算器”，简单估算一下便知：100平方米的住房，一辆轿车的三口之家，一年的碳排放近百吨。养成节约用能源好习惯意义重大。人们不好的行为不仅带来了沙尘，还有暴风雪、寒流，暴雨、热浪等等极端天气接踵而来。专家预测，全球气候还会进一步变暖，并且变暖的幅度有可能加大，美国的《科学》杂志，刊登了一项最新研究成果，称2009年之后，至少有一半的年份，全球平均气温将超过历史上最高的1998年，将有更多的极端天气频繁出现，人类不得不面临南北半球冰火两重天的考验。同时联合国评估报告提醒，人类如果不重视环保，到本世纪末，平均气温最多将上升6.3摄氏度，这是一个怎样可怕的数字？简单讲，如果平均气温上升3摄氏度，仅在亚洲，每年就有700多万人，面临洪水侵袭。如果气温上升4摄氏度，全球就会有30多亿人，面临缺水问题。然而这些生活习惯的改善却能减少大量碳的排放。

三、倡议过低碳生活，做绿色公民。

低碳生活，对于我们普通人来说，是一种态度，而不是能力，我们应该积极提倡并去实践低碳生活，过低碳生活，创造绿色家园，政府和企业需要行动。我们广大公民同样大有可为！倡议大家，从点滴生活小事做起，从现在开始。购买简单包装的商品，选购绿色产品、绿色食物，绿色消费；少用一次性制品如木筷。纸杯、纸巾、塑料袋等：减少垃圾。进行垃圾分类。回收资源；使用节能电器，电器使用后完全关闭电源，节约用电；适度使用空调；徒步或骑自行车上班或乘公交车，为节能减排出力；使用电子文档，不要纸张。少用纸张：多植树。爱护森林。

面对全球暖化的大危机，作为大学生的我们也要为祖国、为世界来自己的一份力。我们不能阻止气温的上升，不能控制两极冰川的融化，不能避免云南的干旱。因为它们是已经发生的事实了，我们只能尽量减少灾难对我们造成的影响。

总之，只要每个公民尽自己的一份力量为低碳生活做出应有的贡献，我们的国家、整个世界的环境将会有惊喜的改善，朋友们为了大家更为了我们自己让我们携起手来做绿色公民为我们的明天造福吧！

[参考文献]

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【2】《低碳生活手册》喻捷、吴景山中国环境出版社2009--04

【3】傅德田，《科学发展观指导下的生态文明建设》[J]，《杭州日报》2009年5月29日6版

第五篇：建筑与材料结课论文

建筑与材料结课论文

对于土木工程材料——水泥的认知与感悟

摘要：水泥是当代最主要的土木工程材料之一。它是土木工程中用途最广，用量最大的一种建筑材料。水泥具有多种优点，其技术与经济意义是其它建筑材料所无法比拟的。由于水泥种类繁多，技术性质复杂，影响因素众多，因此正确的了解水泥的品种，合理使用水泥，以及对其生产工艺的熟识和养护与禁忌的良好认知，才能充分发挥水泥材料的优点，将其应用于各种建筑。关键词：定义

分类

技术特性

生产工艺

影响因素

导语：水硬性胶凝材料是无机胶凝材料之一，其特点是加水拌合形成浆体后，能在空气和水中凝结硬化，保持并继续发展期强度。应用于土木工程中的水硬性胶凝材料是各种水泥。水泥呈灰色粉末状，当与其他材料和水充分拌合后，经过一系列的物理化学变化即凝结硬化呈坚硬的人造石材。水泥是土木工程中最重要的建筑材料之一。一

定义

粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌成浆体后能在空气或水中硬化，用以将砂、石等散粒材料胶结成砂浆或混凝土。水泥的历史最早可追溯到古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。二 分类

水泥按用途及性能分为：

（1）通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

（2）专用水泥：适应于专门用途的水泥。如：道路水泥，砌筑水泥，油井水泥等。

（3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥，低热微膨胀水泥，中热硅酸盐水泥，低热矿渣硅酸盐水泥等。

这些水泥中，硅酸盐水泥是硅酸盐系水泥的一个基本品种，其他种类的水泥都是在此基础上加入一定量的混合材料，或者适当改变水泥熟料的矿物成分而制成的。

水泥按其主要主要矿物成分分为：

（1）硅酸盐系水泥；

（2）铝酸盐系水泥；

（3）磷酸盐系水泥；

（4）氟铝酸盐水泥；

（5）硫铝酸盐水泥；（6）铁铝酸盐水泥；（7）无熟料水泥等

其中硅酸盐系水泥在工程中应用最为普遍。三

主要技术特性分为：

（1）快硬性：分为快硬和特快硬两类；

（2）水化热：分为中热和低热两类；

（3）抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两类；

（4）膨胀性：分为膨胀和自应力两类；

（5）耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含量分级。四

生产工艺 生产方法

硅酸盐类水泥的生产工艺在水泥生产中具有代表性，是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。

水泥生产随生料制备方法不同，可分为干法（包括半干法）与湿法（包括半湿法）两种。

①干法生产。将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球，送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一种。

②湿法生产。将原料加水粉磨成生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。

干法生产的主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140～3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。湿法生产具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234～6490焦/千克）。

生产工序

水泥的生产，一般可分生料制备、熟料煅烧和水泥制成等三个工序，整个生产过程可概括为“两磨一烧”。

（1）生料磨制

分干法和湿法两种。干法一般采用闭路操作系统，即原料经磨机磨细后，进入选粉机分选，粗粉回流入磨再行粉磨的操作，并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺，所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。

湿法通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统，但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。

（2）煅烧

煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、中型厂宜采用回转窑。

①立窑：

②回转窑：

a.干法窑

b.湿法窑

（3）粉磨

水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺（即闭路操作系统）。为了防止生产中的粉尘飞扬，水泥厂均装有收尘设备。电收尘器、袋式收尘器和旋风收尘器等是水泥厂常用的收尘设备。

五 影响水泥凝结硬化的因素

影响水泥凝结硬化的因素，有水泥熟料的矿物组成，细度，用水量，还有养护时间，温度和湿度。

课本第32,33页

六

使用八忌（1）忌受潮结硬

受潮结硬的水泥会降低甚至丧失原有强度，所以规范规定，出厂超过3个月的水泥应复查试验，按试验结果使用。对已受潮成团或结硬的水泥，须过筛后使用，筛出的团块搓细或碾细后一般用于次要工程的砌筑砂浆或抹灰砂浆。对一触或一捏即粉的水泥团块，可适当降低强度等级使用。

（2）忌曝晒速干

混凝土或抹灰如操作后便遭曝晒，随着水分的迅速蒸发，其强度会有所降低，甚至完全丧失。因此，施工前必须严格清扫并充分湿润基层；施工后应严加覆盖，并按规范规定浇水养护。

（3）忌负温受冻

混凝土或砂浆拌成后，如果受冻，其水泥不能进行水化，兼之水分结冰膨胀，则混凝土或砂浆就会遭到由表及里逐渐加深的粉酥破坏，因此应严格遵照《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—97）进行施工。

（4）忌高温酷热 凝固后的砂浆层或混凝土构件，如经常处于高温酷热条件下，会有强度损失，这是由于高温条件下，水泥石中的氢氧化钙会分解；另外，某些骨料在高温条件下也会分解或体积膨胀。

对于长期处于较高温度的场合，可以使用耐火砖对普通砂浆或混凝土进行隔离防护。遇到更高的温度，应采用特制的耐热混凝土浇筑，也可在混凝土中掺入一定数量的磨细耐热材料。

（5）忌基层脏软

水泥能与坚硬、洁净的基层牢固地粘结或握裹在一起，但其粘结握裹强度与基层面部的光洁程度有关。在光滑的基层上施工，必须预先凿毛砸麻刷净，方能使水泥与基层牢固粘结。

基层上的尘垢、油腻、酸碱等物质，都会起隔离作用，必须认真清除洗净，之后先刷一道素水泥浆，再抹砂浆或浇筑混凝土。

水泥在凝固过程中要产生收缩，且在干湿、冷热变化过程中，它与松散、软弱基层的体积变化极不适应，必然发生空鼓或出现裂缝，从而难以牢固粘结。因此，木材、炉渣垫层和灰土垫层等都不能与砂浆或混凝土牢固粘结。

（6）忌骨料不纯

作为混凝土或水泥砂浆骨料的砂石，如果有尘土、粘土或其他有机杂质，都会影响水泥与砂、石之间的粘结握裹强度，因而最终会降低抗压强度。所以，如果杂质含量超过标准规定，必须经过清洗后方可使用。

（7）忌水多灰稠

人们常常忽视用水量对混凝土强度的影响，施工中为便于浇捣，有时不认真执行配合比，而把混凝土拌得很稀。由于水化所需要的水分仅为水泥重量的20%左右，多余的水分蒸发后便会在混凝土中留下很多孔隙，这些孔隙会使混凝土强度降低。因此在保障浇筑密实的前提下，应最大限度地减少拌合用水。

许多人认为抹灰所用的水泥，其用量越多抹灰层就越坚固。其实，水泥用量越多，砂浆越稠，抹灰层体积的收缩量就越大，从而产生的裂缝就越多。一般情况下，抹灰时应先用1：（3—5）的粗砂浆抹找平层，再用1：（1.5—2.5）的水泥砂浆抹很薄的面层，切忌使用过多的水泥。

（8）忌受酸腐蚀

酸性物质与水泥中的氢氧化钙会发生中和反应，生成物体积松散、膨胀，遇水后极易水解粉化。致使混凝土或抹灰层逐渐被腐蚀解体，所以水泥忌受酸腐蚀。

在接触酸性物质的场合或容器中，应使用耐酸砂浆和耐酸混凝土。矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥均有较好耐酸性能，应优先选用这三种水泥配制耐酸砂浆和混凝土。严格要求耐酸腐蚀的工程不允许使用普通水泥。

七 使用注意

1、要注意砂浆的合理配比。例如，要按照使用的部位例如抹墙，贴地砖，贴墙砖等选择合适的砂浆比例，每次搅拌好的砂浆以在两个小时使用完毕为宜。

2、选用建材市场上专用的砂浆用砂，尤其要控制沙子质量的含泥，泥含量高将降低粘结程度。

3、瓷砖使用前应充分浸泡后（两小时以上）阴干，避免砂浆因失水降低强度；地砖宜用干铺，墙砖宜湿铺。

4、砂浆搅拌要均匀，拌制砂浆后建议在2小时30分钟内使用。八 对未来水泥的展望

未来10年，国际水泥工业的发展趋势是以节能，降耗，环保，改善水泥质 量和提高劳动生产率为中心，实现清洁生产和高效率集约化生产，走可持续发展的道路。研究的重点主要是围绕水泥工业节能降耗，减少有害气体（CO,SO 等）的排放。

结语

在当今社会建设方面，水泥已经广泛应用于各种行业的建筑，它已成为一种不可缺少的建筑材料。我们应充分发挥其优点，将其合理的使用在建筑当中。最大限度的延长建筑的使用期限。