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第23章 Z

左右对称卵裂

左右对称卵裂是动物卵裂的特殊型,即对正中面,卵裂面呈左右对称排列。无论是卵黄多的大形头足类的部分卵裂,还是卵黄少的小形的海鞘的完全卵裂,均可看到这样卵裂形式。此外,属于放射型的两栖类卵和螺旋型的蛔虫卵,也是表现为左右对称型。

左手优势

这是关于动物特别是人体机能表现侧面优势的一种用语,一般是指身体各器官的运动和感觉机能其左侧比右侧占优势而言。最普通的例子是上肢的运动。在人类,不论人种或民族,一般都是右手优势,据说约5%为左手优势。但是判断右手优势或左手优势,并不像想像的那样简单。聋哑人中左手优势多,另外口吃和斜眼者左手优势也比较多。右侧优势固然有文化形成上的原因,但其中特别是作为产生左手优势的重要因素,还有遗传、进化、习惯和解剖学上的左右差(血液的分布、视觉、重心偏离)或胎儿位置等各种学说,左手优势者,其右侧大脑皮质运动区的机能占优势,据认为此时语言中枢也是右侧优势。关于猴和类人猿的右侧优势和左侧优势也曾有所研究,但结果是随动物与研究者的不同而很不一致,总之,似乎没有显著的差异。关于视觉或听觉上的侧面优势问题,现在还不清楚,仅在关于闭眼的辐肌机能方面,有些检查成果。

作用光谱

对于光化学或光生物学的反应系统,每单位时间给与具有一定光量子数(或能量)的单色光时,用光谱来表示的反应速度对波长的依赖关系。也可用引起一定量反应所需要的光量子数的倒数对波长所作的图来下定义。在求作用光谱的时候,最好在反应量(或速度)与光量子数(或每单位时间的数目)成比例的光强范围内进行。通过比较作用光谱和反应系统所包含的物质的吸收光谱,可以了解光化学或光生物学过程的机制。譬如,求得了光合成各过程的作用光谱,就知道了叶绿素在光化学过程中起核心作用,同时也知道由其他色素向叶绿素的能量转移是以高效率发生的,等等。

最终产量恒定定律

在相同的生境条件下,不论最初的密度大小,经过充分时间的生长,单位面积的同龄植物种群的生物量是恒定的,这称为最终产量恒定定律。但对叶层尚未郁闭的低密度或不进行自然稀疏而引起共同死亡的极端的高密度,或在对生长极端不利的生境条件下,此定律不能成立。另外,所谓生物量是指整个植物体而言,而对于植物的特定部分,除去叶重(或叶面积)一般则不成立。

最适策略

最适策略原是在Game理论中所使用的术语,指使其目的函数最大化的策略。在生物学中,最早是由R.H.M-acArthur和E.R.Rianka(1966)提出的,即关于动物的采食活动中,为了使个体采食效率(单位时间内获取食饵所得的能量收益对能量支出的比值)变为最高,在何处采获多少、什么食物才算最适选择这一问题。以后将遗传的适应度等作为目的函数,对于势力范围(地盘)的大小、群的大小以及繁殖方式等也广泛地应用。一般为了在某一条件下达到特定的目的,预先可以考虑几个设想的策略,其中能达到最高效率的称为最适策略。常通过数理模型进行探讨,假设一个具有相关的所有变数的状态空间,给与可设定的策略集群,制订出一个以上的最适基准或适应度函数的方法。在最适化理论中,因为如何确定效率的问题以及在个体理论的观点上对有的依存关系不易处理,所以留下不少难解之点。

最适曲线

最适曲线是表示温度与生理活性关系的曲线。当生理现象以化学反应为主而发生时,那么反应速度的温度法则在某种程度上是适合的。虽然,与在试管内的酶化学反应有许多类似点,但由于生物体内酶系的复杂性随温度变化而变化的水、物质的移动,以及原生质状态的变化等,则不能按此法则运行。温度系数Q10(温度每升高10℃,所增加的反应速度)为2~3的,也只限于极有限的生理学上的温度范围。某种生理现象(例如生长)开始的温度称为最低温度,最旺盛时的温度称为最适温度。其间有相当部分可完全服从上述法则,可是比最适温度更高的温度时反而会使生理现象下降,终于达到停止点,这点称为最高点。表示温度和生理活性程度关系的这样的曲线称为最适曲线。将曲线上的最低、最适、最高三点称为主要点。在许多生理现象中分别为零度左右、30℃左右、45℃左右。温度以外的因子,如表示培养液中盐类浓度等和生理活性程度关系的曲线,当情况与上述例子具有同样的倾向时,这种曲线同样称为最适曲线。

最长的细胞

神经解剖学家发现,在哺乳类动物的神经系统中,有些专管运动功能的神经元(也就是神经细胞),它的突起部分可以长达1米以上。它们的细胞体位于大脑皮层或脊髓灰质中,但它们的突起末端却可伸到很远的地方。位于大脑皮质的叫做锥体细胞,这种细胞有个很长的突起叫轴突。轴突是用来传递信息的通道,大脑下达的运动指令就是沿着这条线通过脑干到达脊髓。脊髓中接受大脑皮质下达指令的细胞叫脊髓前角运动神经元,它也有一个很长的轴突,这个轴突穿出锥管,沿着脊神经直达所支配的肌肉,将大脑的运动指令转变成肌肉运动的信号,肌肉就按大脑的意图运动。

细胞的结构与功能相一致。大脑皮质到脊髓、脊髓到肌肉的距离都很长,建立距离这么远的两部分之间联系的神经细胞必然有特定的结构,因而具有那样长的突起。而且,动物的个体越大,它的运动神经元也就越长。

转基因器官移植

1995年,英国科学家把人类的DNA注入一只猪的胚胎中,6个月以后,一只转基因小猪在手术台上出生。科学家们希望人的基因使猪的器官能与人类免疫系统相协调,由此解决医学上日益严重的用于器官移植手术的器官短缺。采用猪器官面临一些问题,反对动物活体解剖人士和医学伦理学人士,以各种方式表达反对意见。一家英国公司的转基因猪家族现在已有200多个成员。这家公司正在做进一步的试验,让人类血液在转基因猪的心脏中流动,据负责这项研究的科学家1994年6月在华盛顿召开的国际异体移植会议上说:”可以完全肯定,转基因猪的心脏比普通猪的心脏工作情况要好得多,而且免疫排斥的迹象少。但是还不清楚这是否可以导致提高异种移植器官在病人体内的存活率“。

这个技术将不仅是医学的进展,而且具有可观的经济价值。1993年中,美国有2800人因得不到人类器官移植而死亡。在英国有25%等待接受心脏移植的病人因得不到器官而死亡。随着器官移植技术的进步,以及现在认为移植器官好处有限的老人和重病人也加入等待的行列,对可供移植的器官将有更大的需求。如果进展顺利,这家英国公司计划在1996年开始人体试验。另外两家美国生物技术公司也在做相同的工作,且已开始把转基因猪的组织移植到灵长类动物身上。

中草药

许多中草药在中国已被运用了数千年,近代大量的医学研究也发现,这些中草药的疗效非常奇异。许多中草药可刺激人体免疫力、强化对疾病的抵抗力,并有对抗肿瘤、抑制癌症的作用,例如灵芝、人参、党参、刺五加、黄芪、红枣、枸杞子、茯苓等。从人体及动物实验发现,这些中草药可明显地提高B细胞及T细胞的功能,可增加红血球和血红蛋白的数量,促进人体细胞组织对病毒产生干扰素,从而抑制肿瘤的形成与生长。

中国的人造血研究和应用

1980年6月19日和6月30日,上海第一医学院附属中山医院分别给两位病人输入人造血,患者无任何不良反应,均已康复。这种人造血液是由中国科学院上海有机化学研究所和第三军医大学经过5年的努力研制成功的,它呈乳白色,无血型之分。任何人均可使用的氟碳人造血,避免了输血的交叉感染,而且化学性质稳定,可在工厂大量生产,保存期也比血液长。人造血液具有血液的主要性能,它与只能维持血压的普通替代血浆不同,其载氧能力约为血液的2倍,在大量失血的情况下输送这种人造血能维持机体组织的生存,同时还可治疗许多疾病。因此,氟碳人造血临床应用的成功,引起了国际医学界的普遍重视。但日本和中国目前制造的氟碳人造血尚未具备普通血液那样输送养分的功能,有待于进一步的研究和完善。

中国乙肝疫苗

1982年,中国预防医学科学院病毒所采用基因工程技术研制高纯、高效的乙肝疫苗,经过几年努力,喜获成功。产量达到每升培养液含乙肝病毒表面抗原5~7.5毫克的高产细胞系。经检测,这种细胞系无任何微生物污染,完全符合世界卫生组织关于应用传代细胞生产乙肝疫苗的要求。1988年,国家正式批准生产。临床应用,效果显著。经86080例观察,接种成人、学龄前儿童和新生儿后,抗体阳转率均在95%以上,母婴传播阻断率在80%~90%;稳定性也很好,在37℃可存放6周,在2~8℃,可存放3年,其质量达到美国同类产品的水平。

肿瘤坏死因子

1975年,科学家发现经卡介苗感染的家兔14天后静脉注射大肠杆菌内毒素,2小时后其血清中含有一种活性较高的肿瘤细胞毒因子,它可使动物体内肿瘤坏死而对正常组织细胞无毒性,因此称为肿瘤坏死因子。人肿瘤坏死因子系由活化的单核细胞和巨噬细胞所产生,临床试验证明对胃癌、肝癌等多种肿瘤有治疗效果,瘤内直接注射效果更好。同时,它还有抗病毒、刺激血管新生和诱导白细胞介素1及粒细胞——巨噬细胞集落刺激因子等其他细胞因子的产生等作用,是具有多种生物活性的细胞因子。由于人体内肿瘤坏死因子的含量极微,世界上不少公司投入大量人力和财力进行基因工程开发研究,1984年由潘尼加等在大肠杆菌中成功地表达了人肿瘤坏死因子并制成纯品。1985年美国食品与药物管理局批准临床试验,1989年已列入西格玛公司的产品目录,1992年售价每0.01毫克为275.1美元。

主宰性别的基因

1990年7月19日,英国国家医学研究所与国立癌症研究基金会发表报告,声称在胎生哺乳动物的Y染色体上,都存在一种尚未被人们认识的新基因。由于该基因存在于Y染色体性别决定区(35b区域),被称之为”SRY基因“。

SRY基因非常微小,仅占Y染色体DNA的百万分之一。研究者还发现,小鼠和人胚胎开始都是雌性。在发育期的12天之前,即便专家也讲不出雄性和雌性小鼠胚胎之间的差别。第12天才能在注定要变成****的组织中观察到输精管。一旦****出现,就开始分泌控制其他雄性特征发育的激素。研究者认为,在****分化时,男性基因必须是有活性的,以便引导男性的性发育。为了证实这一理论,他们对小鼠胚胎性腺中的SRY基因产生的蛋白质进行了研究,发现SRY基因仅在****发育前2天引导蛋白质产生,在雄性小鼠达到性成熟时SRY基因就关闭。虽然完整的基因还没被克隆出来,但研究者相信,SRY基因就是捉摸不透的****决定因子。为了观察SRY基因是否有充分能力使小鼠变成雄性,研究者将SRY基因注入受精卵,创造了雌性胚胎发育成雄性鼠的奇迹。

质粒与转位子

20世纪70年代,生物学家在基因工程实验时突然发现基因在细菌中频繁移动,不久又发现在果蝇体内和酵母中也有同样的情形。这样,更加证明麦氏理论的正确。基因不仅在一个细胞内”移动“,还从一个细胞转移至另一个细胞。在自然界中,广泛存在着的”活动遗传基因“,能从一个生物体移动至另一个生物体中,可导致生物性状的改变,对人类和整个生物界有着极大的影响。在这些微小的活动遗传基因中有”质粒“及”转位子“等多种物质。”质粒“是种类繁多、数量巨大的一大类微粒形遗传物碎屑,由一环状DNA分子组成,广泛存在于各种生物体中,能在细胞里自由地进行复制,是基因转移的重要运载体。”转位子“是移动的基因,与”质粒“不同,须通过噬菌体运载,从一个细胞迁移至另一个细胞,嵌入细胞的基因后,就与新一代细胞一同复制、繁殖。这两种活动遗传基因同样的作用,就是把遗传信息从一处转移至另一处。

在基因中找病因

法国女研究员塞西尔·朱利埃与法国和英国的遗传学家合作,成功地发现在人体第17号染色体中,存在有引起糖尿病的基因。

法国多发性疾病研究中心的科研人员首次找到了人类诱发高血压的主要基因的具体部位,即在第17号染色体上。生物学家们发现在第17号染色体上有一种含血管收缩素的转化酶,这种酶能引起血管强烈的收缩,生物学家们把这种酶作为”候补“基因。该中心这项研究成果对进一步探讨高血压生理遗传机理具有重要的意义,并为动脉硬化遗传机理研究提供了科学依据。该中心透露,他们对染色体17号的研究刚刚起步。他们采集了100个有高血压家族史的患者血液,旨在从他们的白血球中提取脱氧核糖核酸(DNA)进行分析。下一步,他们拟从200个有高血压、糖尿病家族史的成员中采集血液。专家们可望证明高血压、糖尿病和肥胖症是同一种疾病的不同表现形式即对胰岛素有某种抑制作用,是否是遗传因素所致还有待证实。

阻隔现象

阻隔现象为在琼脂培养基上排列生长的菌丝体的菌落之间出现的一条狭窄的分界,这种现象称作阻隔现象。此现象最初见于木材腐朽菌革裥菌中由单孢子培养所形成的菌丝体间。有时在不同属或不同种的二株菌的菌丝体产生相邻的菌落,或同一种菌中由两个孢子形成两个菌落之间也可以看到此现象。两个菌落长出的菌丝几乎不会彼此相掺杂。特别是气生菌丝,由于在交界处生长得很少,所以可看到一条明显的分界线。其产生原因据认为是产生了起特异作用的物质,但是在尚未出现分界线时,在两菌落之间的琼脂中插入一片薄玻璃(其高度仅稍高于琼脂表面),仍会出现同样的现象,因此有人认为是由于产生了气体的缘故。在某些真菌中,已从遗传学方面进行了解释,但这不具普遍意义。有时二级菌丝体和原始菌丝体之间也会出现这种现象,但一般多是由于二次菌丝体的旺盛生长而使这种现象很快消失。

植物细胞的全能性

1902年,德国植物学家哈伯兰特预言植物体的任何一个细胞,都有长成完整个体的潜在能力,这种潜在能力就叫植物细胞的”全能性“。为了证实这个预言,他用高等植物的叶肉细胞、髓细胞、腺毛、雄蕊毛、气孔保卫细胞、表皮细胞等多种细胞放置在他自己配制的营养物质中(人工配制的营养物),称为培养基,这些细胞在培养基上可生存相当长的一段时间,但他只发现有些细胞增大,却始终没有看到细胞分裂和增殖。1934年,美国的怀特用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基,培养番茄根尖切段,400多天后,在切口处长出了一团愈合伤口的新细胞,这团细胞被称为愈伤组织。法国的高斯雷特制成了一种固体培养基,使山毛柳、黑杨形成层组织增殖,最后形成了类似藻类的突起物。

直到1958年,美国的斯蒂伍特在培养野生胡萝卜的根细胞时,终于得到了来自单个细胞的完整植株。从此,哈伯兰特的预言,经过科学家们50余年的不断试验,终于得到证实。

植物工厂的生产

20世纪70年代,美籍日本学者穆拉希格经过自己的研究,总结出了工厂繁殖植物的一整套流程。他认为植物繁殖工厂化,应在三个不同阶段采取不同措施。第一阶段是外植体的建立(外植体就是用来人工培养的植物或植物部分);第二阶段是芽的增殖和生根;第三阶段为试管苗移栽前的锻炼。每一阶段必须采取不同的培养基和培养条件。此后,茎尖培养和工厂化繁殖植物作为细胞工程的重要内容而广泛应用于实践。农业工作者梦寐以求的植物繁殖工厂化得以实现。

问答题

1.艾滋病病毒简称HIV,是一种能攻击人体免疫系统的病毒。人一旦感染艾滋病病毒导致发病,是很难治愈的,因此艾滋病也被称为”超级癌症“和”世纪杀手“。艾滋病具有传染性。请问艾滋病病毒的传染方式有哪几种?()

A性传染

B血液传染

C汗液

D母婴传染

2.1665年,英国科学家罗伯特·胡克用自己制造的显微镜观察软木塞的切片时,看到软木中含有一个个小室,他将其命名为cell,即细胞,意思是小房间。确切地说,罗伯特·胡克发现的是:()

A细胞

B细胞膜

C细胞壁

D细胞核

3.白血病是造血组织的恶性疾病,又称”血癌“,是我国最常见的恶性肿瘤之一。白血病有哪些表现症状?()

A贫血、出血

B肌肉萎缩

C感染发热

D肝、脾、淋巴结肿大

4.1971年,一位科学家成功地设计出了一种新型的诊病机,定名为X射线电子计算机体层摄影机,英文名称简写为CT。这位科学家是谁:()

A德国人伦琴

B英国人汉斯菲尔德

C英国人托德

D美国人查尔加夫

5.1902年,法国科学家卡尔美和介林开始用牛乳痈脓肿内分离出的牛型结核菌接种、传代。到1920年,他们把传代至231代的菌苗接种各种动物,证明能产生对结核感染的免疫。1921年开始进行人体试种,获得良好的效果。这种物质被称为:()

A球蛋白

B卡介苗

C酵母

D青霉素

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