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什么是生物钟

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(1) [什么是生物钟]什么是生物钟 - jdsgx的日志 - 网易博客

什么是生物钟
默认分类 2010-03-20 14:52:09 阅读4 评论0 字号:大中小
什么是生物钟_翔宇_百度空间(转载)
什么是生物钟概述        生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”,实际上是生物体生命活动的内在节律性,它是由生物体内的时间结构序所决定。  通过研究生物钟,目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见,研究生物钟,在医学上有着重要的意义,并对生物学的基础理论研究起着促进作用。  生物钟研究  人体随时间节律有时、日、周、月、年等不同的周期性节律。例如人体的体温在24小时内并不完全一样,早上4时最低,18时最高,相差l℃多。人体的正常的生理节律发生改变,往往是疾病的先兆或危险信号,矮正节律可以防治某些疾病。  许多学者的研究指出,按照人的心理、智力和体力活动的生物节律,来安排一天、一周、一月、一年的作息制度,能提高工作效率和学习成绩,减轻疲劳,预防疾病防止意外事故的发生(所谓智力生物节律,就是人一天中有时记忆力好,有时则差,有一定的规律,如有的人早上5—9时记忆力好,而另一些人则是晚上记忆力好等等)。反之假如突然不按体内的生物钟的节律安排作息,人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不舒适。  有趣的生物钟现象  许多生物都存在着有趣的生物钟现象。例如,在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,而且误差只有15秒,因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”;在非洲的密林里有一种报时虫,它每过一小时就变换一种颜色,在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家,看它变色以推算时间,称为“虫钟”。  在植物中也有类似的例子。在南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”;在南美洲的阿根廷,有一种野花能报时,每到初夏晚上8点左右便纷纷开放,被称为“花钟”。  不仅如此,微小的细菌也知道时间。据美国最新的《自然》杂志介绍,某些单细胞生物体内不仅存在生物钟,而且这些生物钟十分精确。  人体内的“隐性时钟”  万物之灵的人类,同样受着生命节律的支配。什么是人体生物钟?有人把人体内的生物节律形象地比喻为“隐性时钟”。科学家研究证实,每个人从他诞生之日直至生命终结,体内都存在着多种自然节律,如体力、智力、情绪、血压、经期等,人们将这些自然节律称作生物节律或生命节奏等。人体内存在一种决定人们睡眠和觉醒的生物种,生物钟根据大脑的指令,调节全身各种器官以24小时为周期发挥作用。  早在19世纪末,科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象。上世纪初,德国内科医生威尔赫姆·弗里斯和一位奥地利心理学家赫尔曼·斯瓦波达,他们通过长期的临床观察,揭开了其中的奥秘。原来,在病人的病症、情感以及行为的起伏中,存在着一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动。大约过了20年,奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特·泰尔其尔教授,在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后,发现人的智力是以33天为波动周期的。于是,科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏,绘制出了三条波浪形的人体生物节律曲线图,被形象地喻为一曲优美的生命重奏。到了20世纪中叶,生物学家又根据生物体存在周期性循环节律活动的事实,创造了“生物钟”一词。  生物钟:人的第三只眼  生物钟的位置到底在何处?传统的观点认为,生物钟应该存在于大脑中,但对于具体位置的说法却又各不相同。有人认为,生物钟的确切位置在下丘脑前端,视交叉上核内,该核通过视网膜感受外界的光与暗,使之和体内的时钟保持同一节奏。也有人认为,生物钟现象与体内的褪黑素有密切的关系,由于褪黑素是由松果腺所分泌,因此生物钟也应该位于松果体上。  后来产生了外界信息所导致的外源说、生物体内在因素决定的内源说和生物体与环境相互作用的综合说等。  外源说认为,某些复杂的宇宙信息是控制生命节律现象的动因。美国学者弗兰克布朗博士认为,人类对广泛的外界信息,如电场变化、地磁变化、重力场变化、宇宙射线,其他行星运动周期、光的变化、月球引力等极为敏感,这些变化的周期性,引起了人的生命节律的周期性。  内源说认为,生命节律是由人体自身内在的因素决定的。对夜间活动的仓鼠的试验表明,在外界条件变化的情况下,如在与地球自转方向相反的条件下,仍然有相似的节律。人在恒温和与外界隔绝的地下,也表现出近似于24小时的节律,因此,人的生命节律是由人自身的因素造成的。  综合说是人体与环境相互作用的理论。  12个生物钟基因:揭开生物钟神秘面纱  据专家介绍,人类已经发现了12个与生物钟相关的基因,生物钟不但影响人的身心健康,而且可以在治疗疾病中发挥重要的作用。  20世纪80年代,由于分子生物学的发展,生物钟的研究取得了突破性的进展。1971年英国科学家在其研究的果蝇中发现了一只特殊果蝇,它的生物钟只有21小时。科学家花了14年时间,直到1985年才找到了引起这个果蝇生物钟异常的基因。这就是人类第一次发现与生物钟相关的基因,这个基因被命名为period———“周期”。科学家一直试图克隆该基因在其他物种,尤其是哺乳动物的类似基因,但一直未能成功。1997年《细胞》杂志上发表了一篇论文,科学家通过对上万只实验鼠的研究,发现了一只实验鼠的生物钟周期是27小时,并定位克隆了这个核酸发生变异的基因,命名为“时钟”基因—ClockGene。  与此同时,孙中生博士等为了克隆乳腺癌基因,对17号染色体基因进行大规模的筛选。他们发现,其中有一个基因与果蝇的生物钟基因“周期”呈现一定的序列类似性,因此假设该基因是果蝇“周期”在哺乳动物中具有同等功能的类似基因。通过动物实验,他们发现“周期”基因有24小时表达节律,同时该基因的表达能随光周期的改变而变化。这一发现因揭示了生物钟的分子生物学基础,被《科学》杂志评为当年10大科技突破之一。  近年,国际上对时间生物学研究十分重视,提出了时间病理学、时间药理学和时间治疗学等概念,生物节律已成为研究临床、预防及基础医学的一个重要学科。中科院计划在我国建立一个具有国际水平的时间生物学研究基地,推广时间生物学在我国医学临床的应用。  研究表明人类生物钟一天慢18分  人类的生物钟同时钟并不同步。日本科学家近日发表研究论文说,他们发现人类生物钟的周期是24小时18分。而其它动物和植物的这种生物钟与时钟差距更明显,一些动物的生物钟周期是23小时至26小时,而植物是从22到28小时。  研究者认为这种现象可以用达尔文的进化论来解释。以鸟儿为例,如果它严格按照时钟作息的话,那么当它每天早上醒来觅食时会发现,树上的虫子已经被先飞入林的鸟儿吃得差不多了。  所以严格守时的生物会面临最大的竞争压力,最终趋于灭亡。  但是为什么生物钟与时钟的不同步不会累计起来最终打乱我们的生活规律,让我们醒来得一天比一天晚?研究者说,光线会通过影响体内激素水平和体温等不断重新设定生物钟。  研究者用计算机做了一个模拟生物钟进化的实验。实验证明,那些对竞争最有利的生物钟周期的确是接近24小时,但又不是特别接近。  动物皮肤里藏着生物钟  日本神户大学冈村均教授在美国《科学》杂志上发表论文说,哺乳动物的皮肤组织里存在生物钟,而且与脑内的生物钟步调一致。这一发现有可能用于诊断由生物钟紊乱导致的各种病症。  这位科学家在对老鼠的实验中发现,老鼠的皮肤粘接组织的成纤维细胞里有大量的生物钟基因存在。他把存在于脑丘下部的生物钟叫做“母钟”,把皮肤等组织细胞里的生物钟称为“子钟”。他还发现,子钟和母钟连动,而且作用机制也相同。据认为,包括人在内的各种哺乳动物的生物钟结构与机制大致相同。 

(2) [什么是生物钟]生物钟问题


一、什么是生物钟         任何生物的生命活动都有周期性变化的规律,这种规律好像时钟的摆动一样固定不变,故称为生物钟。生物钟的节律依生物的类别而异。         人体生物钟的位置在哪里?最近科学家发现,人体生物钟位于脑组织视交叉上核处,它受松果体所分泌的一种激素的支配,使人睡眠和觉醒的生理状态有正常节奏。         生物钟因人因年龄而异,虽然目前对生物钟的认识还不够深,但生物钟确实存在并影响着人们的行动,与优生有密切的关系。         人体生物钟有3种,分别是体力钟、智力钟、情绪钟,它们在每个人的每一年、每月、每日或每段时间里都有高潮或低潮。          体力钟(生理钟)。周期为23天,前11.5天里,人的精力充沛,生命力旺盛;在后11.5天里,人的耐受力较差,很易疲劳。         智力钟。周期为33天,在前半段时间里,人的思维敏捷,反应快,记忆力强,学习较快,效果较好;后半段时间里,思维不很灵活,有些呆板,反应性差。         情绪钟。周期为28天,前14天处于高潮,人的心情开朗、活泼,待人和蔼可亲;后14天易发脾气,任性,甚至易怒、好吵架、抑郁。有学者认为,家庭闹纠纷、离婚多半是夫妇双方或一方处于感情低潮期时发生的。
二、顺应人体内部规律的生物钟养法
      白天工作不瞌睡;夜间睡觉不起夜;上床很快能入睡,说明生物钟准时正常,是健康的表现。
     每个人都有自己“生物钟”。如果人长时间改变自己的生活节律,就会改变体内激素分泌量,导致神经紊乱,体内生物钟必然受到影响。因此,要尽可能提倡主动养生顺应人体内部规律的生物钟养法。    
1、最佳起床时间早晨5-6点钟是人体生物钟的“高潮”,体温升高,此时起床会精神抖擞确规定.
2. 最佳饮水时间起床后饮水既可补充一夜消耗的水份,又可稀释血液,有洗涤肠胃、防止血栓形成的作用,餐前1小时喝一杯水,有助于消化液的分泌,促进食欲;睡前饮水,可冲淡血液,使循通畅。
3. 最佳工作时间上午10时至下午3时工作效率最高。一般而言,上午适于脑力劳动,下午适于体力劳动。
4. 最佳午休时间人脑的活动能力在下午1时左右为低落,故此时午睡最佳。(本人有此习惯)
5. 最佳锻炼时间一般下午4时以后,是进行体育锻炼的最佳时间,这时人体耐力上升,肌肉温度高,血液黏滞性最小,关节最灵活。
6. 最佳减肥时间饭后1时间左右,缓速步行20分钟,有利于消耗热量,以利减肥。
7. 最佳刷牙时间应在饭后3分钟内进行,因此时口腔内细菌分解食物残渣所产生的酸性物质,会腐蚀和溶解人的牙釉质,此时刷牙效果最佳。
8. 最佳吃水果时间饭前1小时吃水果有益无害,饭后2小时吃水果其营养成分最易被吸收。
9. 最佳喝牛奶时间牛奶中含有一种成份,具有催眠、镇静作用,因此睡前喝一杯牛奶,既可补充营养,又有助于睡眠。

(3) [什么是生物钟]让你不再熬夜按时休息,获诺奖的「生物钟」能做的还有更多


嘀嗒,嘀嗒,嘀嗒,我们的身体存在着一个始终在嘀嗒的生物钟,而正是由于对身体内生物钟分子机制的研究,三位科学家杰弗理·霍尔、迈克尔·罗斯巴殊和迈克尔·杨获得了 2017 年诺贝尔生理学或医学奖。
他们发现了世界上第一个生物钟基因。受到他们的鼓舞和启发,更多人投身其中,大量的生物钟基因被发现,同时生物钟理论在多方面也得到了应用。
生物钟是什么?
生物钟是生物体内的一种无形的「时钟」,实际上是指不同生物体内各种随时间变化而做周期性变化的生理生化活动。例如,以 24 小时为周期的人的血压、体温等生理指标的律动,都是随地球的自转而产生的昼夜变化律动。这种地球上的生命随地球的节律性运动而表现出的节律性现象就是我们通常所说的生物钟。
而地球上的所有动物都有生物钟这种生理机制,生物钟是受大脑的下丘脑视交叉上核控制的,和所有的哺乳动物一样,人类大脑中下丘脑视交叉上核所在的那片区域也正处在口腔上腭上方,我们有昼夜节律的睡眠,清醒和饮食行为都归因于生物钟作用。
形象点说,人类生物钟看做一个规模庞大的工厂,位于下丘脑视交叉上核是工厂的总指挥,其余的五脏六腑如同各个工种,每个工种看似工作内容不同但却一致听指挥有着统一的步调,维持着工厂的正常运行。
更清楚的了解睡眠规律
睡眠规律是最为明显的生物钟特征,而生物钟也很早的被用于这方面的研究。关于此研究,最近有科学家得出了早睡早起并不适合所有人的结论。
具体来讲,虽然每个人都有生物钟,但每个人身体的情况不一样,生物钟的情况也并不相同。比如,有一些人是习惯早睡早起的,而有一些人则习惯晚睡晚起,这两种人就有时间差,我们每个人内在的生物钟可能就存在这样的时间差。
如果你强迫你一个习惯于晚睡晚起的人早睡,这对于他来说是件非常痛苦的事情,因为他在应该醒着的时候睡觉,这样会使他感到不舒服,且对他的身体健康并不好。
已有研究证明遵循生物钟很重要,人体内的生物钟,在一天之中的不同时段,对我们的生理功能进行着非常精准的调节。我们应该遵从自己体内的生物钟来工作和休息,而不是按照统一的标准,通俗的讲就是该睡觉时睡觉,该休息时休息。
使治疗癌症事半功倍
除了让你在该睡觉时睡觉,该休息时休息,生物钟还有其他的意义以及应用。近日有专家称,如果根据人体的不同生物钟,进一步进行研究,很有可能治愈疑难杂症甚至癌症,利用生物钟使治疗达到事半功倍的效果。
生物钟可用于癌症者的化疗,因为细胞的分裂和增殖也是有昼夜节律的,而癌细胞本身的生物钟是相对较差的,所以癌细胞就会全天候处于较高的增殖分裂状态。所以在正常的细胞分裂最少的时候进行化疗,就可实现最大限度的发挥药效且产生最小的副作用,因为这时对正常细胞的影响最小。
同理生物钟还可运用到农药杀虫方面,因为有研究发现,农田杀虫剂在不同的时间段杀虫效果并不同,这也是因为害虫的抵抗效力受到生物钟影响,因此选在害虫抵抗效力差的时候杀虫同样会达到事半功倍的效果。
其他领域也有用武之地
生物钟在商业以及军事方面也有用武之地。比如,从美国东部到美国西部,因为跨越多个时区,时差可能会对篮球球员的竞技状态带来明显的负面影响。而通过调节运动员们的生物钟可以使他们保持状态,这是生物钟在商业市场的应用。
此方法同样适用于军事方面,通过调节士兵们的生物钟,可以使他们快速地适应战地环境,还可以缩短他们的睡眠时间,甚至让他们一直保持清醒。而为了打造超级战士,美国国防部先进研究局就通过生物钟专攻「恢复与维持战斗人员效能」。
在现有的研究中,还有很多生物钟研究成果的潜在应用,比如生物钟与情绪的关联等,而在未来生物钟还会被应用于更多的领域。
生物钟难被调控但可被影响
虽然生物钟理论在某些领域已达到应用,但如何精准的调控生物钟,我们现在似乎还没有更多的办法。因为单细胞蓝绿藻的生物钟模型中很多调控细节都没弄明白,更何况是人类这个复杂而又高等的动物呢。
而另一方面,生物钟却很容易收到影响。比如,当我们喝了咖啡之后,在平时该睡觉的时候并没有睡意,或是在吃了某些感冒药之后,总是会有想睡觉的感觉,这都是生物钟收到影响的结果。生物钟可以够感受到温度、饮食等的变化,这些信息能够导引机体内置生物钟,从而改变其基因的表达。
【附】
北京时间今日(10 月 2 日)下午 5 时 30 分许,瑞典皇家卡罗琳医学院诺贝尔生理学或医学奖委员会公布了 2017 年度诺贝尔生理学或医学奖,杰弗里·霍尔(Jeffrey C· Hall),迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔·杨(Michael W·Young)将分享奖金,以表彰他们在「生物节律的分子机制方面的发现」。
「生物节律的分子机制」即生物钟的分子机制。三人用果蝇作为模式生物,解释了生物节律特别是昼夜节律形成的分子机制。
1984 年,他们发现若改变果蝇体内一组特定基因,其昼夜节律就会被改变,这组基因被命名为周期基因 (period gene,简称「the per」)。这个发现向人们揭示出天然生物钟是由遗传基因决定的。在此基础之上,霍尔和罗斯巴什有了第二个突破。他们发现果蝇脑内周期基因的核糖核酸 (mRNA) 和蛋白水平呈昼夜节律性变动──它们在早晨浓度较低,而夜晚浓度升高。(注:周期基因的高浓度核糖核酸及蛋白让人产生睡意,因此人们晚上想睡觉。)
之后,三位科学家进一步深入研究,发现了更多与生物钟有关的基因 (9 至 12 组),并研究出他们的产生、运作机制,了解了这些基因的 mRNA 及蛋白控制昼夜节律的方式。这些控制果蝇昼夜节律的机制,也适用于其他生物,包括人类。
三位获奖者利用果蝇为模式生物取得重大发现,为生物及遗传研究开拓出一片广阔新领域。有学者指出:「生物钟及生理控制机制研究在八十年代前完全无人问津,没人尝试过。」霍尔曾表示,过去有些哺乳动物学家试图找出哺乳动物生物钟运作机制,但一无所获。
事实证明,基因对生物行为影响巨大。在现有基础上,他们的研究有望解决人们睡眠节奏遗传病或需倒时差等问题。
杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall),1945 年生于美国纽约,美国遗传学家。他于 1971 年获得美国西雅图华盛顿大学遗传学博士学位,于 1974 年成为布兰代斯大学教员,于 2013 年获得邵逸夫生命科学及医学奖。1984 年,他和迈克尔·罗斯巴什的研究小组克隆了果蝇的周期基因,这个基因能够调节果蝇的生物钟。他们还揭示出该基因所编码的信使核糖核酸和蛋白质含量随昼夜节律而变化。
迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash),1944 年生于美国堪萨斯城,美国遗传学家。罗斯巴什是美国布兰代斯大学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。1984 年他和杰弗里·霍尔的研究小组克隆了果蝇的周期基因,1990 年提出了生物钟的转录翻译负反馈回路的概念。1998 年,他们在果蝇中发现了周期基因、时钟基因。2003 年,罗斯巴什当选为美国国家科学院院士。2013 年获得邵逸夫生命科学及医学奖。
迈克尔·杨(Michael W Young),1949 年生于美国迈阿密,美国遗传学家、美国国家科学院院士。1975 年获美国得克萨斯大学奥斯汀分校博士学位,1978 年起任洛克菲勒大学教员,后成为该校副校长。2013 年获得邵逸夫生命科学及医学奖。1984 年他的团队克隆出果蝇的周期基因,这个基因能够调节果蝇的生物钟。他之后的研究还揭示了更多生物钟相关基因,以及它们产物的运作情况。
诺贝尔生理学或医学奖于 1901 年首次颁发,这也是所有诺贝尔奖中最先颁发的奖项,由瑞典皇家卡罗琳学院负责评选。截止2017年,该奖项已颁发 108 次,共有 214 人获奖,其中有 12 名女性。
2015年10月,凭借在青蒿素上所做贡献,药学家屠呦呦成为第一位摘得该奖的中国科学家。理由是她发现了如何将青蒿素从青蒿中更高效率地提取出来,这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率。
诺贝尔生理学或医学奖奖章的正面,是诺贝尔的半身浮雕像及其出生年月、去世年月(用罗马数字标定);背面是一位医务工作者,膝盖上放着一本书,接着泉水,扶着旁边一位羸弱的病人。在奖章的背面,刻着用拉丁字母写的一句话:新的发现使生命更美好。
每年 12 月 10 日,诺贝尔奖颁奖典礼和晚宴会在瑞典首都斯德哥尔摩隆重举行。届时,瑞典国王会亲自为获奖者颁发证书、奖章和奖金。
诺贝尔生前照片
诺贝尔的遗嘱原文

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