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第63章 生物技术(11)

在人工合成胰岛素的过程中,人们了解了一些蛋白质中的氨基酸的连接结构。人工合成胰岛素也为研究蛋白质的结构与功能间的关系创造了条件。它促进了复杂蛋白质的人工合成,并为合成核酸积累了经验,为人工合成生命物质开拓了道路。

人造骨骼是用什么制造的

随着医学科技的发展,器官移植和人造器官将会变得很普遍。万一人摔断了腿或者某一部分骨头患了难以治愈的病,医生便会用人造骨骼去替换。那么,人造骨骼是用什么制造的呢?早期使用的人造骨骼是用合金制成的。这种合金材料与人体肌肉的亲和性差,活动关节部分磨损率较高,磨损产生的粉末对人体会产生一定的危害。

后来,人们采用矾土陶瓷制造人造骨骼,具有很多优势。用这种材料制成的人造骨骼,和人骨的亲和性较好,随着使用时间的延长,两者会黏结得更加紧密。不过,它也存在难以克服的缺点。由于陶瓷较脆,一旦产生裂痕,就会不断扩大。

近年来,人们用高分子生物功能材料制造人造骨骼。这些生物功能材料化学性质稳定,对生理组织适应性好,很少产生排异现象,并具有足够的硬度、强度。用抗血栓良好的石墨材料及碳纤维复合材料制作的人体骨骼、关节已广泛应用于临床。

人造血液是怎样发明的

生命离不开血,鲜红的热血是生命的象征。当人体受到外伤或做手术时引起大出血就会危及生命,必须进行输血抢救。抢救用的血液主要靠从健康的人体中抽取。但血液的来源毕竟有限,科学家希望能像生产葡萄糖生理盐水一样生产人造血液。

科学家在实验中偶然发现了可用来制造人造血液的材料。美国一位叫利兰·克拉克的科学家,有一次用氟碳化合物溶液做实验。突然,一只老鼠掉进溶液里。几小时后,这只本该淹死的老鼠被捞上来时却一下逃窜而去。克拉克进行了深入研究,发现氟碳化合物溶液含氧能力是水的20倍,约有一半体积溶进氧气,并能带走二氧化碳,有类似于血液的功能。

1979年4月,日本的一位医生从氟碳化合物中筛选出一种对人体没有毒性的液体给一位大出血病人输血,结果获得了成功。由于氟碳人造血颜色为纯白色,所以被人们称为“白色血液”。人造血液经严格的灭菌处理,不带任何病毒和细菌,因而不会传染疾病。

可以种出人手来吗

只有植物才可能种植,难道人的手也可以“种”植吗?美国麻省理工学院的一个科研小组正在进行种植研究。科学家介绍说,这项科研计划是建立在切实可行的基础之上的,人的手是能够“种”出来的。

这个科研小组发明了一种能让活性细胞生长的聚合体泡沫材料。他们已成功地用人体软骨组织培养出一只鼻子。方法是:软骨细胞被种在一种形状像人鼻子的多孔渗水材料上,然后置于一个生物反应器中。再将生物反应器浸到富含氨基酸及其他营养成分的培养液中,促使细胞生长。在培养液中,细胞不断繁殖,两个星期后就长出了鼻子形状的软骨组织。假如把这个鼻子移植给提供软骨组织的人,还不会产生排异反应。软骨组织可以按照人设计的形状生长。种植的过程类似于种鼻子的过程,只是更为复杂。这只手的软骨组织,来自耳朵,每个手指分成三部分培植,然后将三部分缝合起来。手指上还要种上毛细血管,以维持血液流动,并用种植的皮肤覆盖起来。这只“种”出来的手,将会与真的手差不多。

试管婴儿是从试管里诞生的吗

试管婴儿是从试管里诞生的吗?可以说是,也可以说不是。试管婴儿的诞生过程是这样的:结婚多年的夫妇不能生育,却希望能有一个自己亲生的子女。经检查,不孕的原因不是由于男方精液造成的。女方能产生健康的卵子,却因为患有输卵管阻塞等影响卵子正常受精的疾病而导致不孕不育。在类似于这样的情况下,医生先在试管里为夫妻双方的精子和卵子进行体外受精。几天后,受精卵发育成一个胚胎。医生再将胚胎植入女方的子宫内,经过几个月的妊娠,就会生下一个健康的婴儿。假如说,把卵子受精的一刹那,视作新生命的开始,那么可以说新生命是从试管里诞生的。假如把新生儿从母腹里出生视为婴儿的诞生,那么试管只能视为孕育新生命过程的一个工具。

世界上第一个试管婴儿出生在英国,她的名字叫做路易斯·布朗。她的父母婚后9年未曾生育。医生从她父母身上取得精子和卵子后,在试管里培育了6天,然后植入母亲子宫内。1978年7月25日,路易斯·布朗通过剖宫产诞生。

有能黏合人体细胞的胶水吗

当人体表皮被利器划伤,或动手术时切开了一条长长的伤口,医生只好用手术针线先将伤口缝合,待伤口愈合后,再将线拆去。能不能发明一种能黏合人体细胞的胶水,为病人免去缝针之苦呢?

苏联医学家曾研制成功一种神奇的生物细胞胶水。这种胶水能用于止住胃等内部器官的出血,还有促进伤口愈合和消炎作用。更神奇的是,这种胶水能黏合外科手术伤口,免去缝拆之劳。不足之处是,小部分人对这种胶水有过敏反应,致使伤口愈合不佳。

近年来,日本滨松医科大学的医生们利用病人自身的血液和皮肤制成一种手术生物胶水。一般情况下,手术伤口需三天时间才能长出新组织,而用这种新的胶水黏合伤口,当天便可见到长出的新组织。这种胶水的制造方法也颇为奇特。医生在动手术前,先从病人体内抽出血液,从血浆中提取有效成分。然后从病人身上切下一小块皮肤,将其中所含的纤维芽细胞进行分离培养,再与从血浆中提取的有效成分混合起来,便制成了这种具有黏合作用并能促进新组织生长的胶水。

声纹可以帮助捉拿罪犯吗

在科学研究过程中人们发现,鉴别一个人的身份除了指纹外,声音也是可加以利用的。用特制的电声转换仪器(语图仪)可以将人语音的声波特征绘制成波谱图形——声纹。科学家把人们的声纹记录下来,发现任何一个人的声纹,别人永远无法重复、模仿和伪造。即使是双胞胎,说同一句话,表现在声纹上,也没有任何相同之处。科学家把声纹称为人的“生理签名”。

现在,美国警察开始用“声纹图解法”来验证身份、鉴别罪犯。实践证明,这种方法十分简便有效。据称,在美国从事“绑票”活动的罪犯已不敢用电话勒索赎金,因为只要一通话,他们的身份便暴露无遗。科学家预言,随着声纹应用技术的不断进步,人类将进入一个不用身份证、不用签名,也不用采取其他任何烦琐手续的时代——你的声音就是你的身份证,你如果想从银行转账或取款、存款,只需打个电话即可。

微繁技术有何特点

微繁技术,又称快速无性繁殖技术。这种繁殖方式具有微型化和繁殖速度快的优越性,开辟了一条既保持生物特性,又高效快速繁殖良种后代的新途径。

微繁技术具有以下特点:

繁殖周期短,可用于加速某些难繁殖或繁殖速度低的植物。某些需要加速繁殖的特殊基因型资源,如珍稀名贵花卉,国内发掘的优良资源,国外引进的优良品种,果树中偶然发现的芽变品系,木本植物的优良单株,生物工程的转基因植物,以及一些需要发展的濒危植物等。

繁殖数量大。集约化培养使每平方米的培养面积,每年可生产数以万计的株苗。增殖的速度1年中可达几万、几十万甚至上百万倍。可以通过消毒,在无菌条件下进行。特别是一些易感染病毒的植物,如马铃薯。可以在一个可控制的范围内进行大量繁殖,可以不受季节和环境条件的限制和影响。试管苗适于工厂化生产,扩大规模,降低成本。

生物能固氮吗

氮气在空气中约占80%。氮是植物生长所必需的主要营养元素。土壤中氮的含量多少是肥力的高低依据,是农作物获得稳产、高产的基本条件之一。既然氮这么重要,空气中的氮气又那么多,为什么不把空气中的氮气直接供给植物生长用呢?其实,绝大多数的植物,是不能直接利用空气中的氮气的。只有某些微生物,可以利用自身独特的固氮酶系统,将空气中的氮还原成氨,在植物中保存下来供生长需要。如豆科植物中的根瘤菌,能直接从空气中获取氮肥。豆科植物即使在贫瘠的土壤上也能生长得很茂盛,正是因为它有固氮能力的缘故。那么能不能使其他没有固氮能力的植物,也能具备这种能力呢?近年来生物固氮技术的研究相当活跃,人们正在使用遗传工程技术,改变生物的遗传特性,使原先不具备固氮能力的植物也能直接从空气中获取氮肥。这些研究如能成功,将对农业生产产生深远的影响。

什么是生态科学

生态科学是一门研究生命系统与环境相互作用规律的学科。当前,生态科学研究的热点包括生物多样性的保护和利用,受害生态系统的恢复与重建,全球变化对陆地生态系统的影响以及生态系统的管理等。

什么是春化作用

低温对越冬作物成花的诱导和促进作用称为春化作用。冬性草本作物(如冬小麦)一般于秋季萌发,经过一段营养生长后度过寒冬,于第二年夏初开花结实。如果于春季播种,则只长茎、叶而不开花,或开花大大延迟。这是因为冬性作物需要经历一定时间的低温才能形成花芽。冬性作物已萌动的种子经过一定时间低温处理,则春播时也可以正常开花结实。春化作用一词即由此而来。冬性禾谷类作物(如冬小麦);二年生作物(如甜菜、萝卜、大白菜)以及某些多年生草本植物(如牧草),都有春化现象,这是它们必须等到翌年才能开花的基本原因。

何谓光周期现象

光周期现象是植物对周期性的、特别是昼夜间的光暗变化及光暗时间长短的生理反应特点。尤指某些植物要求经历一定的光周期才能形成花芽的现象。根据开花与光周期的关系,可将植物分为四种主要类型:短日照植物,要求经历一段白昼短于一定长度、黑夜长于一定长度(称为临界暗期)的时期才能开花的植物。延长暗期有利于成花。长日照植物,要求经历一段白昼长于临界值(临界日长)、黑夜短于一定长度的时期才能成花的植物。延长光照、缩短黑暗时间可提前成花。中日照植物,只有在某一范围的日长下才能成花的植物。日照过长或过短,均不利于开花。日照中性植物,也称日长钝感植物。成花对昼夜长短无一定要求,也无明显反应。这类植物最多。利用植物光周期的特性,可人工控制其生长发育的规律。例如在育种工作中,当作物种子在收获后立即播种,而光周期不利于开花结实时,人工调整日长,可使之及时成花、结实,从而加速世代繁育,缩短育种年限。中国育种学家创造了南繁北育的办法,利用异地温度和光周期的条件,使某些作物可一年繁育2~3代。

什么是黄化现象

黄化现象是指多数植物在黑暗中生长时呈现黄色和其他变态特征的现象。植物在暗中不能合成叶绿素,显现出类胡萝卜素的黄色,节间生长快,叶片不能充分展开和生长,根系、维管束和机械组织不发达等现象。双子叶植物的黄化幼苗胚胎轴顶端弯曲成钩状,顶芽展开很慢,子叶不膨大。禾谷类植物的黄化幼苗胚轴伸长,叶片卷起成筒状而不展开。此外,马铃薯块茎中长出的幼芽,在暗中生长时也呈现黄化现象。黄化现象在被子植物中广泛存在,而在苔藓植物和裸子植物中不明显。在黄化幼苗的叶肉细胞中存在着很小的无色质体——原质体。原质体在光照后叶绿素才开始形成和累积,并发育成叶绿体进行光合作用。很弱的光就能消除幼苗的黄化现象,使叶片展开并变绿,恢复正常生长。这种作用通过光敏素发生,与光合作用通过叶绿素进行完全不同。黄化现象是植物对环境的一种适应。当种子或其他延存器官在无光的土层下萌发时,可使贮存量有限的有机营养物质最有效地用于胚轴或茎的伸长,保证幼苗出土见光。人们常用遮光的方法生产黄化幼苗作为食品,如韭黄、蒜黄和豆芽等,因纤维素少而柔嫩可口。

信息素是指同种个体之间相互作用的化学物质吗

信息素指同种个体之间相互作用的化学物质,能影响彼此的行为、习性、乃至发育和生理活动。信息素由体内腺体制造,直接排出散发到体外,信息素依靠空气、水等传导媒介传给其他个体。从低等动物到高等哺乳动物都有信息素。由于信息素靠外环境传递,故又称外激素。生物异种之间相互作用的化学物质叫做种间信息素或异种信息素。昆虫之间的异种信息素有利己素、利他素、信号素等。信息素主要有性信息素、聚集信息素、告警信息素、示踪信息素、标记信息素等。信息素是动物生存和生活的一种有效的化学通信物质,它对适应复杂多变的环境具有很大的作用。人类也可以模拟和合成信息素以防治害虫。

可食涂膜果蔬保鲜技术是如何保鲜的

可食涂膜果蔬保鲜技术指不需冷藏、袋装及其他保鲜方法处理,只需将水果或蔬菜短时浸泡在配制好的保鲜液中,取出后果蔬表层就会形成透明并具有无毒可食性半透气薄膜,常温下保鲜时间可延长5倍以上。果蔬采摘以后,引起果蔬变色、老化腐败的原因一般是由于果蔬的呼吸作用产生乙烯气体和水分蒸发损失及微生物繁衍所致,选取无毒可食性防腐、抗氧、护色、成膜等添加剂,经科学配方制成的一种果蔬保鲜液,可在果蔬表面形成一层具有抑制微生物繁殖,抑制生物酶活性,护色,保水等复合功能的气调性薄膜保鲜技术,不仅明显延长果蔬的保鲜,保质期,同时具有美化外观提高果蔬档次的功效,此技术广泛适用于各种水果,蔬菜保鲜,操作简单,无需专用设备。

何谓无土栽培技术

无土栽培又称营养液栽培或水耕栽培,是一种不用土壤而用培养液及其配套设备栽培农作物的农业新技术,自20世纪60年代农业上的“绿色革命”之后,各国正在兴起的一场新的“栽培革命”,这就是无土栽培“绿色革命”,其结果使农作物的产量成倍地提高。“无土栽培”已改变自古以来农业生产依赖于土壤这种传统的种植习惯,并把农业生产推向工业化生产和商业化生产的新阶段,成为未来农业的雏形。

无土栽培使用人工配制的培养液,供给植物矿物营养的需要。为使植株竖立,可用石英砂、锯屑、塑料等作为支持介质,并可保持根系的通气。由于植物对养分的要求因种类而异,所以培养液的配方要相应地改变。生产发育阶段的不同,植物对营养元素的需求也不一样,配方要作适当调整。配好的营养液经过植物对离子的选择性吸收,各元素之间比例都发生变化,逐渐不适应植物的需要,所以要每隔一段时间进行调整。无土栽培所用的营养液可循环使用。

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