作者：胡元斌
出版社：辽海出版社
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人类的生存——生命科学知识3试读：
总序
科学技术是第一生产力。科技的进步已成功地改变了人类的生活方式。人类在不断地探索和发现中积累了越来越多的知识财富。
在漫长的岁月中，从原始人的茹毛饮血到色彩斑斓的现代生活；从古代社会的结绳计数到现代社会垄断人类生活的互联网；从古代的四大发明到如今登月成功。人类几乎在所有领域都取得了令人惊叹的成就。技术更新，知识爆炸，信息扩张……一系列代表着人类社会巨大进步的词汇，充斥着我们的社会，使每个人都感到在巨大的社会进步面前人类自身的局限。作为人类社会充满生机和活力的群体——青少年朋友，在对现有书本知识学习的基础上，更充满着对一切现代科学技术和信息技术的无限渴望。
现代科技不应是少数专家的专利，应该是全民的、全社会的共同财产，怎样能使广大青少年更多更全面地掌握最新的科技知识是摆在我们面前义不容辞的责任。
为此，我们组织多位经验丰富的学者精心策划、编写了这部《青少年科普知识必读丛书》。
本套丛书分海洋、航空航天、环境、交通运输、军事、能源、生命、生物、信息、宇宙等十册。收录词条约五千个。涉及知识面广阔且精微。所包含的内容：从超级火山、巨型海啸、深海乌贼、聪明剑鱼……到地核风暴、冰期奥秘、动物情感、植物智慧……；从登陆火星、探访水星，到穿越极地，潜入深海……既有独特的自然奇观，又有奇异的人文现象；既有对人类创造物的神奇记述，又有人类在探索和改造自然过程中面对的无奈、局限，以及人类对自然所造成的伤害，自然对人类的警告……这是一次精彩的自然与社会的探索历程，是每一位热爱科学、热爱自然的青少年朋友与大自然的一次真诚对话，它将使青少年朋友自觉地意识到，在这个美丽的星球上，人类不应以主宰自居，而应和一切生灵和谐共存，当人与大自然真正达到完美的融合，这个美丽的星球才是完美的、永恒的。
这样一套科普知识阅读词典，摆脱了以往那种令人望而生畏的枯燥乏味、晦涩难懂、呆板平直、味如嚼蜡的叙述方式，拆除了青少年朋友全方位学习和掌握各类知识所筑起的一道道壁障。采用词典的编纂方式，更便于检索和查阅。
本书中，凡是青少年感兴趣的一切自然和社会奥秘几乎无所不有，无所不容。真正做到了庞而不杂，广而不糙。
我们用青少年朋友乐于接受的方式，以细腻生动的笔触、简洁明了的叙述、深入浅出的将各个方面的知识呈现出来，营造出一个适应青少年的阅读氛围，将最适时的信息传达给广大的青少年朋友。这是本套丛书的一大特点，相信每一位拥有本套丛书的青少年朋友对此都会有所体会。
科普读物从来不拒绝科学性、知识性、可读性三者的完美统一，它强化生动性与现实感；不仅要让青少年朋友欣赏科学世界的无穷韵律，更关注技术对现实生活的改变，以及人类所面对的问题和挑战。本丛书的出发点正是用科学的眼光追寻青少年心中对这个已知和未知世界的热情和关注。
本套丛书的编辑对知识的尊重还主要表现在不断追随科学和人类发展的步伐以及青少年对知识的新的渴求。希望广大青少年通过阅读这套丛书，激发学科学的热情，以及探索宇宙奥秘的兴趣，帮助他们认识自然界的客观规律，了解人类社会，插上科学的翅膀，去探索科学的奥秘，勇攀科学的高峰。
愿今天的青少年朋友，都成为明日的科学探索之星，愿人类所居住的这个美丽星球更加美丽、和谐。
R
容器内培育人体器官
人造心脏贾维克-7因技术故障被美国食品和药物管理局禁止后，批评这种技术的人曾经预言，这一挫折将最终结束人工器官的制造。
但是，美国哈佛大学医学院人造器官专家罗·兰格和约·瓦坎蒂在《科学美国人》杂志上发表文章说，今后30年在这方面将有一个革命性的新发展，医学界将基本上放弃器官移植，改为自己制造需要的器官。细胞生物学的进展和可降解塑料的发展，今天已使制造人造组织成为可能。既然这种新型技术在几年后才可能使用，现阶段就必须开发一种过渡性技术，弥补人所捐献器官的不足。开发替代器官或组织的许多大同小异的方法，都是以处理可生物降解的塑料为基础。利用现代的制图软件技术对这些塑料作适当加工，使其在外形上与血管、神经、肌肉和皮肤等组织完全相同。然后这些塑料被“注射”入人体组织的细胞。几个星期内，这些细胞按照它们自己的遗传信息繁殖。
与此同时，可以生物降解的塑料框架渐渐化解，并由新生的人体组织代替。最后，用这种方式可以在装满营养液的大容器中培植整个肢体，如胳臂或者腿。一旦预定作移植用的身体某部分生长完成，外科医生的任务就很简单，只需把它们同人体的对应部位相连接即可。此时塑料框架已经降解无遗，而新生长的肌体在功能和外观上同原有组织基本相同。
S
试管“小人”
1991年6月9日，中国《文汇报》报道了国际上首次出现试管“小人”——特殊小鼠，由上海第二医科大学培育成功。这种特殊的小鼠可以生长人体细胞，代替人体进行艾滋病、乙型肝炎等重症病的新品系，成为一种活体动物试管，它可以容易地接受人源组织移植物，可以植入人的组织细胞，能够感染多种病毒，因而被称之为试管“小人”。现在这种试管“小人”——特殊小鼠，已繁殖到第十代，一直稳定地保持着它的特性。
视紫红质
视紫红质是一种结合蛋白，由视黄醛和视蛋白结合而成。视黄醛由维生素A氧化而形成，是维生素A的醛化合物，有多个同分异构体（此处主要为两个）。在视紫红质内，与视蛋白结合的为分子构象较为卷曲的一种，即11-顺视黄醛，在光照下它即转变为构象较直的全-反视黄醛。全-反视黄醛能进而引起视蛋白分子构象改变，并开始和视蛋白部分分离，以后又在酶的作用下继续分离，直至分解成为2个分子，分解后的全-反视黄醛不能直接和视蛋白结合成视紫红质，但它可在维生素A酶的作用下还原成维生素A，通常也是全反型的，贮存在色素上皮细胞内，然后进入视杆细胞，再氧化成11-顺视黄醛，参与视紫红质的合成、补充及分解反应继续进行。合成视紫红质的第一步是全-反视黄醛变成11-顺视黄醛，这一步是在暗处，在酶的作用下完成的，是一种耗能反应，其反应的平衡点决定于光照强度。第二步是11-顺视黄醛一旦生成，就和视蛋白合成视紫红质。这一步不耗能，可以很快完成。维生素A与视黄醛之间的转化虽是可逆的，但由于一部分视黄醛在反应过程中已被消耗，故必须依赖血液中维生素A的供应。人和高等动物体内不能自行合成维生素A，而必须由
食物
中摄取，维生素A缺乏患者，傍晚暗处看不清物体。这种夜盲症可补充含维生素A丰富的食物而治愈。生命的定义
应该说，生命是一个很难下定义的现象，每个专业的研究倾向于用自己的术语来下定义：（1）生理学定义：生命是具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统。但某些细菌却不呼吸。（2）新陈代谢定义：生命系统具有界面，与外界经常交换物质但不改变其自身性质。（3）生物化学定义：生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。但是已知某种病毒样生物却无核酸。（4）遗传学定义：通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。（5）热力学定义：生命是个开放系统，它通过能量流动和物质循环而不断增加内部秩序。
生命激励
“生命激励”就是由负责任国家或先进政党或国际正义组织或民间正义组织，把长生科学研究放在突出重要的位置上，力促长生科学研究向更深更广的领域扩展。一方面让世人和组织成员看到人类有能力不断突破寿命极限的真实前景，让这些正义国家、政党、组织产生强大的凝聚力，便于集中力量创建和谐社会；另一方面向全世界郑重承诺：长生科学研究一旦成功，将服务于全人类。凡是遵守职业道德、社会公德、家庭美德、尊重人类整体利益、个人电子信誉帐户信誉良好的国人、组织成员或地球公民，都有资格按个人信誉度分级别享有长生服务，从而让全民自觉树立积极人生观、自我强化道德修养、自发调动主观能动性、自觉爱护地球资源环境、自觉发扬人类合作精神，是一种比权力、金钱信仰更具先进性、更有效的激励机制，便于人类团结起来排除干扰创建人人幸福的和谐世界。SC
SC是同源染色体间形成的梯子样的结构。在电镜下观察，两侧是约40纳米的侧生组分（lateral element），电子密度很高，两侧之间为宽约100纳米的中间区（intermediate space），在电镜下是明亮区，在中间区的中央为中央组分（central element），宽约30纳米。侧生组分与中央组分之间有横向排列的粗约7～10纳米的SC纤维，使SC外观呈梯子状。
长期以来，人们认为SC将同源染色体组织在一起，使伸入SC的DNA之间产生重组，但实验证明不仅SC的形成晚于基因重组的启动，而且基因突变不能形成SC的酵母中，同源染色体间照样可以发生交换。现在一般认为它与同源染色体间交换的完成有关。在磷钨酸染色的SC中央，还可以看到呈圆形或椭圆形的重组节（recombination nodules, RNs），RNs是同源染色体发生交叉的部位，RNs上有基因交换所需要的酶。
从形态学来看，SC形成合线期，成熟于粗线期，并存在数天，消失于双线期。联会复合体的形成与合线期DNA（Zyg-DNA）有关，在细线期或合线期加入DNA合成抑制剂，则抑制SC的形成。
生命科学体系
生命科学是指生物学及其有关的广泛领域。当我们研究生物界时，常常从不同的方面、角度或不同的水平进行，因此，生物学产生许多分支。根据研究对象的不同，生物学可分动物学、植物学和微生物学。它们分别研究动物、植物或微生物的形态、分类、生理、生态、分布、发生、遗传、进化及其与人类的关系。根据研究内容的特点不同，生物学又可以分为：分类学、形态学、胚胎学、古生物学、遗传学、生态学、生物化学、生物物理学，等等。从生物体结构水平来划分，生物学则可以分为：分子生物学、细胞学、组织学、器官生物学、群体生物学，等等。此外，随着人类活动范围的不断扩大，又相继发展出宇宙生物学、辐射生物学、深海生物及研究环境保护的生物科学。
生物组织
从个体发育上说，是受精卵细胞的分裂，产生许多细胞。这些细胞开始的形态、结构和功能是相同的，以后经过细胞的分化，逐渐形成各种不同的形态，具有不同的功能。它们进而形成不同的细胞群，就是组织。所以说，组织是细胞分化的结果。
植物的根、茎、叶脉里有两种管道，一种叫导管，另一种叫筛管。导管从根向叶运输水分和无机盐，筛管从叶向茎、根运输养料。导管和筛管属于输导组织。茎里边有大量木纤维和韧皮纤维，所以比较牢固，这些细胞形状细长，壁的构成特别厚，有类似人体骨骼的支持作用，属机械组织。根尖端、芽尖、树皮里面的几层细胞，永远保持分裂能力，才使植物不断长高、长粗，使根深扎，它们都属于分生组织。
动物和人的组织有四大类：上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织。实际上，每一种组织还分成好多种。拿上皮组织来说，心、血管内表面是单层扁平上皮；呼吸道内表面有纤毛上皮；胃、肠内表面是单层柱状上皮；皮肤的表皮是复层上皮；汗腺、胃腺则是有分泌功能的腺上皮。结缔组织更是种类繁多，包括骨组织、软骨组织、肌腱、韧带、血液、疏松结缔组织、致密结缔组织等。它们虽然具有结缔组织的共同特点，却又形态各异，功能不一。
三维超声波扫描
美国科学家已开发出一种三维超声波扫描技术，该技术能使医生们就像在病人身体上开了一扇窗子一样研究病人的体内器官。该技术的发明者之一、北卡罗来纳州杜克大学新兴心血管技术工程研究中心的主任奥拉夫·拉姆说：“这一技术使目前的超声波技术显得过时了。”“这种三维超声波处理技术，采用并行计算即时分析大量的声音反射波，非常迅速地生产图像，使外科医生能够在屏幕上从任何角度观看一整颗跳动的心脏。这台多用途机器能够加快诊断速度，增加诊断的精确性，并且可帮助医生不做外科手术的情况下，较以前大大增加对人的心脏了解。”“采用三维技术后，我们能够非常迅速地观察整个跳动的心脏，并且可观看我们选择的任何部位。我们能观看心脏的前面、侧面和横侧面，一切都是在心脏跳动时进行的。”
为了“实时”捕捉跳动的心脏以及胎儿活动图像，避免延迟，每个信号必须用大规模并行计算机处理技术同时处理。当有关内部组织的图像出现在观察屏上后，医生用一个接触垫能够同时调出多达16个切片的画面。
切片的视角可以不同，而且可把它们做得薄些和厚些。为了能随时观看它们，医生能够把所有的图像存储下来以便以后分析。
三色鼠与组装体
三父四母试管鼠是美国耶鲁大学的教授克莱白特.L.马克特和罗伯特.M.彼德斯的杰作。
马格特和彼德斯在黑毛鼠、白毛鼠、黄毛鼠的受精卵分裂成8个细胞时，用特制的吸管把8细胞胚吸出输卵管，然后用一种酶把包裹在各个胚胎上的黏液溶解，再把这3种老鼠的8细胞胚放在同一种溶液里，24小时后，3个8细胞胚居然能在溶液中组装成一个具有24个细胞的“组装胚”了。这个“组装胚”在试管里开始分裂、发育，细胞之间出现了充满液体的小孔，这个小孔逐渐扩大成一个单一的中心腔，即囊胚腔。马格特和彼德斯为这个世界上从未有过的“组装胚”选择了生理上适应的另一只老鼠作“代理母亲”，把“组装胚”移植到“代理母亲”的子宫中。妊娠期满后，一只奇怪的小鼠出世了。这只由“组装胚”发育成的老鼠，在染色体结构和数目以及体重等很多方面与黑鼠、白鼠、黄鼠并无差别，只是它的全身“披着”黑、白、黄三种不同颜色的皮毛。这只三色鼠从解剖学或生理学角度分析，都是由三种胚胎组装而成的嵌合体。
这只“组合鼠”包含着原来的黑鼠、白鼠、黄鼠3个受精卵，也就是有3对父母，再加上“嵌合胚胎”怀孕的“代理母鼠”，一共有三父四母组装鼠的出世，使科研人员创造组合生命体的热情进一步高涨，他们正在组装“四位一体”、“五位一体”、“六位一体”的生物，至于这种生物是否能享受地球的恩泽，只能等待事实了。
组装鼠的出世，引起了全球性的反应。德国、英国等科学家开始组装绵羊和山羊的嵌合体。据报道，迄今为止，英国和美国都已得到了绵羊和山羊的嵌合体——绵山羊。
三大致癌物质
世界公认的三大强烈致癌物质黄曲霉素、苯丙A芘及亚硝胺，食品本身并不含这些物质或含量极少，但在加工、贮运、烹调过程中往往会受到污染。
酸乳酪
酸乳酪是蔬果、谷类以外的超级健康食品，从几千年前开始，人类就已经发现它具有治病的奇效，而把它运用在医疗上。
酸乳酪中的各种有益菌，可使人体肠道内的菌丛保持平衡，可有效防止腐败细菌分解蛋白质产生的毒素在体内堆积，而减少癌症发生的机会。人体研究也发现，酸乳酪可使人体中的干扰素与自然杀手细胞活性增强，数量也大幅增加，因此可强化对抗癌细胞的能力，甚至可以逆转肿瘤的发展。此外，酸乳可减缓细胞组织的老化速度，常吃酸乳可使人青春常驻，是一种经济又美味的抗老圣品。
嗜酸菌
一般人所熟悉的乳酸菌，其实只是嗜酸菌的一种。嗜酸菌是以大豆、牛奶、酵母作为培养基制成的，它比乳酸菌更有益人体健康。
在国外，医师开抗生素处方给病人时，大都会附上嗜酸菌。因为抗生素会将肠内的有益菌杀死，而引起腹泻。与此同时，念珠菌属的细菌也会在肠、肺及口中繁殖，并可侵袭到指甲里，服用适量的嗜酸菌，在短短的两三天内，念珠菌属的细菌就会被消灭。乳糖、果胶、维他命C、食物纤维和天然的碳
水
化合物，对肠内有益菌的繁殖，都有促进作用。如果不经常摄取，大约5天之内，肠内的有益菌就会逐渐死亡。若能经常摄取乳酸菌，肠内保持清洁状态，因肠内腐败所引起、用漱口水或止臭的喷药都除不掉的口臭，就可以轻易消除，同时也能防止胀气和便秘。此外，学者也发现，嗜酸菌可将致癌物在未被人体吸收前，就代谢成无毒性的物质，然后才进入体内的代谢程序中。再者，嗜酸菌能抵抗许多引发细胞突变的因子，对促进细胞稳定及提升免疫功能效果卓著，因而日益受到重视。水
我们的水源中，充斥着来自工厂排放的工业废水、农田的化学毒素、畜牧业的动物排泄物、家家户户使用的合成清洁剂，以及各种放射性物质，再加上消毒用的氯以及氯与各种有机化学物质结合产生的三卤甲烷。我们的饮用水，确实已经到了严重污染的地步。
近几年的研究已经证实，水中的毒素，绝对是膀胱癌、卵巢癌、前列腺癌、直肠癌、血癌的元凶，也是导致中枢神经障碍、心脏病、肝、肾功能受损、妇女流产、婴儿先天性异常、儿童脑部发育受损等大大小小疾病的危险因素。食物
现代人的食物中，危机重重，包括千百种的农药、化肥、除草剂，数不清的有毒重金属、林林总总高达数百种的化学食品添加物，加上食物储存不当所产生的霉菌毒素，或制作调理方式不当而产生的毒素。例如：腌制食物或发酵食物时需特定菌种在适当的温度及良好的环境中才能达到目的；一旦条件配合适当时，一不小心就可能培养出含剧毒的细菌或有害物质（曾经发生的私酿中酒甲醇含量过高导致不少饮用者不幸死亡的事件，就是活生生的例子），都潜藏着巨大的危机，不可不慎。
至于食物在烹调的过程中最容易发生的就是，高温使得食物的分子结构改变而产生致癌毒素。
始基生殖细胞
一个受精鸡蛋被母鸡排出体外时，它的发育阶段是处于耶尔基勒迪及柯查夫两位学者所提出的8阶段。此一阶段的胚盘中央有一个透明圆形区，称为透明区，由一不含蛋黄的液腔在下方支撑，其四周则为一不透明的白色环带，称为不透明区。不透明带与蛋黄有接触面，当孵化开始后，透明区会分化成两层，上层为外胚层，以后会发育成胚胎，下层为下胚层，以后会发育成胚胎外膜。部分下胚层会变成所谓的卵新月区，也就是家禽的始基生殖细胞，在发育过程中首度被辨识出来的位置。随后，始基生殖细胞会由卵新月区移到生殖脊，此一移行过程主要是藉由胚胎的胚体内与胚体外血液循环而达成，或由血液中的始基生殖细胞，主动离开血管移行至原始性腺而形成，其间可能牵涉到一些性腺释放的化学物质及某些物理因素的影响。
由于家禽始基生殖细胞，由8阶段胚胎逐渐发育至到达生殖脊位置的过程，具有在血液中移行的特殊现象，因此可在其移行途中将之取出，或是自生殖脊中将细胞取出，并分离出始基生殖细胞。再将此类细胞移置到另一胚胎中，而这些被移入的始基生殖细胞，就会随血流再度移行到生殖脊中，便可得到具生殖系嵌合的嵌合体。
如将这些始基生殖细胞在注入接受者之前，先把所欲转殖的外源性基因，利用各种基因转殖的方法放入始基生殖细胞中，再做始基生殖细胞的转移，则有机会获得生殖细胞中具有基因转殖的家禽。
失巢凋亡
“失巢凋亡”是一种形式的细胞程序死亡，是由与细胞外基质和其他细胞脱离接触而诱发的。失巢凋亡作为一种特殊的程序化细胞死亡形式，在机体发育、组织自身平衡、疾病发生和肿瘤转移中起重要作用。对失巢凋亡的深入研究，逐步揭示了其分子机制，失巢凋亡通过传统的细胞凋亡途径诱导细胞死亡。整合蛋白感知和传导细胞外基质信号而控制细胞的粘附和存活。Bcl-2和某些Bcl-2相关蛋白广泛参与细胞失巢凋亡的调节。多种蛋白激酶信号分子在失巢凋亡中形成调节枢纽。近期研究揭示了一种抑制失巢凋亡和诱导肿瘤转移的蛋白，称作TrkB，为失巢凋亡抑制与肿瘤恶性浸润性的关系提供了实验依据。生命永恒论
生命永恒论者认为生命和物质一样古老，根本不存在生命起源的问题。例如德国著名农业化学家李比希就说过：“我们只可以假定，生命正像物质本身那样古老，那样永恒，而关于生命起源的一切争端，在我看来都已由这个简单的假定给解决了。”但现代科学表明，地球上原来并没有生命，生命是物质发展到一定阶段的产物，所以生命决不是永恒的，也不会像物质那样古老。
栅藻属
栅藻属是绿藻门栅藻科的一属。植物体通常是由2、4、8或16个，罕为32个细胞构成的定形群体；细胞椭圆、卵圆、长筒、纺锤、新月形等；每个细胞内有一个周位的、片状的叶绿体，一个蛋白核，一个细胞核；细胞壁光滑或有突起、各种刺、刺毛、颗粒、纵肋等。分布于全世界，淡水产，广泛生活于池塘、湖泊、沟渠、小水坑，各种培养缸等水体中，是常见的重要的浮游藻类。中国已报道过50余种。无性生殖时每个细胞都可以产生似亲孢子，经过排列成为似亲群体；偶尔产生动孢子和同形配子。栅藻繁殖快，营养价值高，可作为人工大量培养的材料。
生物科学技术
生物科学技术一般是指利用微生物的特定性状，通过现代化工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。目前医用抗生素、农用抗生素等已有近200个品种，绝大部分都是发酵的产品。除抗生素外，发酵工程产品还包括氨基酸、工业用酶等。我们日常生活中常见的味精、维生素B2等也是发酵工程的产品。
生物结构层次
一方面，生命截然不同于无生命物质；另一方面，生命和无生命物质之间没有不可逾越的鸿沟，生命是从无生命的物质发展而来的。构成生物体的各种元素都没有特殊性，都是普遍存在于自然界的。但是由这些元素构成的核酸、蛋白质、多糖等大分子则是生命所特有的，所以它们才被称为生物大分子。脱氧核糖核酸即DNA有“繁殖”的能力，即在酶的参与下，能复制出和自身一样的分子。DNA还能通过“转录”和“翻译”而决定核糖核酸和蛋白质的结构。一些分子生物学家根据这些特点而给生命下了一个定义，即生命是由核酸和蛋白质，特别是酶的相互作用而产生的可以不断繁殖的物质反馈循环系统。
生物固氮
氮是农作物生长所必需的三大肥料之一。自然界中，豆科植物的根瘤中有许多与之共生的根瘤菌，根瘤菌内的固氮酶，能将空气中的氮转变为氨，供给自己吸收利用。据计算，每亩地的根瘤菌一年约能制造氮肥25千克。而小麦、水稻、棉花等非豆科植物就没有这种可以自产“氮肥”的固氮能力。如果能将固氮基因移植入非豆科的农作物体内，使它们都变成能使自身固氮，不仅可以提高产量，而且可以减少能耗，肥沃土壤，净化环境，还可以节省为生产氮肥而耗费的大量资金。目前，人们正在研究能否用基因移植的方法，把固氮基因转移到麦、稻、棉等非豆科植物中去，使非豆科植物也能固氮。现在已有人把一种固氮菌移植到了胡萝卜细胞，还有人已把豌豆根瘤菌引入小麦和油菜的细胞。但实现这一目标还有许多技术难题有待解决。
生物膜
生物膜是镶嵌有蛋白质的脂双层，起着划分和分隔细胞和细胞器的作用。生物膜也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位。
流体镶嵌模型是针对生物膜的结构提出的一种模型。在这个模型中，生物膜被描述成镶嵌有蛋白质的流体脂双层，脂双层在结构和功能上都表现出不对称性。有的蛋白质“镶”在脂双层表面，有的则部分或全部嵌入其内部，有的则横跨整个膜。另外脂和膜蛋白可以进行横向扩散。
生物制药
中国乙型肝炎基因工程疫苗的研究成果已达世界先进水平。上海生物制品研究所的何葆光等科学家利用基因工程技术，使乙型肝炎表面抗原基因在酵母菌中获得高效、稳定的表达，为中国乙型肝炎基因工程疫苗生产打下基础。
血清蛋白对人体的免疫功能和维持血液的正常渗透压、黏度和酸碱度起着直接作用，没有血清蛋白，血液就会停止流动。1982年，美国科学家把控制血清蛋白合成的基因通过DNA重组引进大肠杆菌后，已开始用大肠杆菌发酵生产人体血清蛋白，目前的年产量在100吨以上，销售额达5亿美元。
除了干扰素、生长激素、胰岛素和乙型肝炎疫苗的基因工程成就外，还有口蹄疫病毒抗原、流感疫苗等都可以用大肠杆菌生产。用基因工程生产出来的这些药物，有奇特的效能。
生物反应器
生物反应器听起来有些陌生，基本原理却相当简单。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化，变成我们能吸收的营养成分。
生物工程
上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能，设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。或者说，生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，是一种生物功能模拟机，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。在固定化酶广泛应用的基础上，人们发现天然细胞本身就具有多功能的系列化反应系统，采用物理或化学方法将细胞固定化，是利用酶或酶系的一条捷径。一个固定化细胞反应器犹如一台“生命活动功能推动机”。固定化细胞技术开始于20世纪70年代，其实际应用程度已超过固定化酶。如美国、欧洲、日本均采用固定化菌体柱床工艺大规模生产高果糖浆。生物工程
生物工程又称生物工艺或生物技术，它是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术，利用活细胞或其产生的酶来对以可再生的生物资源甚至废弃物为主的廉价原材料进行不同程度的加工，提供大量有益社会（化工、机械等）和信息科学（电子学、计算机科学等）的产品；以经遗传工程或细胞工程改造过的具有优良遗传性状的“工程菌”或动、植物的“工程细胞株”的固定化细胞或酶为加工手段；其主要产品是为社会提供大量优质发酵产品，例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料，还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等社会服务。
生物工程主要由5个分支组成，即基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程，前两者以获得优良物种为主要目的，后三者则以对优良物种进行大规模的培养和利用，以使之发挥巨大的经济效益和社会效益为主旨。
生物工程制备疫苗
应用常规技术生产疫苗存在着抗原来源困难、有副作用和不够安全等问题。1979年，英国爱丁堡大学麦莱实验室首先使乙型肝炎病毒表面抗原基因在大肠杆菌中表达，但产量很低。1983年，通过国际合作终于使酵母菌生产乙型肝炎病毒表面抗原的实验研究取得成功，1986年，美国食品与药物管理局批准美国默克公司生产这种基因工程乙型肝炎疫苗。由于疫苗成分中只有乙型肝炎病毒表面抗原，副作用极小，安全性很好，被称为第二代乙型肝炎疫苗，是迄今基因工程最成功的例子之一。此外，丙型肝炎疫苗以及狂犬病、麻疹、霍乱、破伤风、百日咳、小儿麻痹症、白喉、麻风等基因工程疫苗都在研究之中。中国已于1992年将基因工程乙型肝炎疫苗确定为全国新生儿普种的疫苗产品，还组建了含接近完整的甲型肝炎病毒互补DNA的质粒。
生物学的发展
“生物学”一词是由法国博物学家拉马克和德国博物学家特来维拉纳斯于1802年分别提出的。经过近200年的发展，生物学经历了一个从形态到结构、从现象到本质、从定性到定量、从简单到复杂的发展过程，而形成了一个具有多层次、多分支、多学科，系统而完整的科学体系。现代生物学在不同层次（分子、细胞、个体和群体）上研究一切生物体的结构、功能、发生和发展的规律，及其与环境间的相互关系。生物学的研究，其目的在于阐明生命的本质，有效地控制生命活动和能动地加以改造、利用，使之为人类服务。由于生命科学的发展，特别是分子生物学、细胞遗传学、生物化学等基础研究，使生物学结束了描述阶段，而进入了模拟和试验技术的发展阶段，以帮助我们理解最基本的生命过程，在现代技术设备条件下，生物学取得了许多重大突破，从而为生物技术的发展奠定了坚实的基础。生物技术的发展，又推进了生命科学基础研究的进程，使生命科学从单纯说明和利用自然，跃上了改造和创造生命物质的新阶段。
生物工程的发展
（1）创建发酵原理：微生物学奠基人巴斯德在1857年提出的“在化学上不同的发酵是由生理上不同的生物所引起的”重要论断，为发酵技术的发展提供了坚实的理论基础；（2）发明纯种培养技术：1881年，德国细菌学家科赫发明了营养明胶上划线以分离细菌纯种的方法，后在助手夫人的建议下改用更实用的琼脂来取代明胶，有力地推动了纯种分离技术的发展；1882年，丹麦的汉逊纯化了酵母菌，并把它广泛应用于酿酒行业上；（3）发现酶及其催化功能：1897年，德国化学家布赫纳用磨碎酵母菌的细胞汁对葡萄糖进行酒精发酵获得成功，并由此开创了微生物生物化学和酶学研究的新纪元。（4）建立深层通气培养技术：1942年，由于第二次世界大战中救护伤员的迫切需要，推动了青霉素深层液体发酵技术的发展，并导致在发酵工程中建立具有革命性和普遍意义的生物反应器技术；（5）体外基因重组技术的问世：1973年，美国斯坦福大学医学院的科恩等人和旧金山大学医学院的博耶等人将大肠杆菌中两种不同特性的质粒片段用内切酶和连接酶进行剪切和拼接，获得了第一个重组质粒，然后通过转化技术将它引入大肠杆菌细胞中进行复制，并发现它能表达原先两个亲本质粒的遗传信息，从而开创了遗传工程的新纪元；（6）固定化酶和固定化细胞技术的出现：日本的千畑一郎等于1969年首先将固定化氨基酰化酶应用于DL氨基酸的拆分工作，1973年，他又进一步利用固定化细胞连续生产L天冬氨酸，开创了固定化酶和固定化细胞工业应用的新局面；（7）细胞和原生质体融合技术的建立：1962年，日本的冈田善雄利用仙台病毒的促融作用，首次诱导了艾氏腹水瘤细胞的融合，1974年，高国楠利用OEG（聚乙二醇）完成了植物细胞原生质体融合的实验，1979年，生达利用操作简便、快速和无毒的电脉冲技术完成了植物细胞原生质体的融合，从此，这类新兴的细胞融合技术就在动、植物和各种微生物新种的培育过程中发挥着越来越重要的作用。生物全息律
生物体相对独立的部分包含了整个生物体的病理、生理、生化、遗传、形态等全面的生物学信息，很像一幅全息照片。科学家把这一规律称为“生物全息律”。按照生物全息理论，可对生物全息律表述如下：在功能和结构上与其周围的部分有相对明显边界的系统，我们称之为相对独立的部分。多细胞生物体的任一相对独立部分的每一位点相对于这一部分的其他位点，在病理、生理、生化、遗传、形态等方面的生物学特性上都和其在整体上所相关的部位相似程度较大。相对独立的部分上各相关点的分布规律与各相关部位在整体上的分布规律相同。在每相连的两个相对独立的部分，生物学特性相似程度最大的两个端点——相同的两极，总是处于相隔最远的位置，从而对立的两极总是连在一起的。整个多细胞生物体，这样相对独立的部分首尾相接或取同一走向，恰像众多小磁针在磁场中.3极相接或取同一走向的排布一样。
生长素的生产
生长激素是人的脑垂体产生蛋白质激素。科学家们发现，生长激素控制着人的高矮，儿童如果缺乏生长激素，很容易患侏儒症。如果能及时补充，就可以治好这种侏儒症。因为只有用人的生长激素才能治病，所以过去治疗侏儒症的生长激素，只能从死人脑子里提取。产量少，价格昂贵。1克人的生长激素价值5000美元。一个侏儒病的儿童一年的用药量，得从50具尸体的脑垂体中提取才够用，所以，世界上99%的侏儒症儿童得不到治疗。目前，科学家们已试用基因工程方法将人类生长激素基因从染色体DNA链上分离出来，重组到质粒上，并用大肠杆菌进行转化，以期用发酵的方法生产人类的生长激素，临床应用可望推广。
生物克隆技术
克隆，是英语“clone”一词的译音。作名词使用时，表示从一个共同祖先天性繁殖下来的一群遗传上一致的DNA分子、细胞或个体所组成的生命群体。作动词使用时，是指这种无性繁殖的过程。
在重组DNA技术中，基因克隆是将特定基因或基因组，插入到能够自主复制的DNA载体上，而引入到寄生细胞中进行增殖的操作，从而为遗传上同一的生物品系的大量繁殖和生长提供了有效途径。克隆技术的问世，必将对人类社会的发展产生深远的影响。
克隆动物和植物也要冒各种风险，因为遗传性一致的羊或番茄会受到某种突发疾病的扫荡。人类可以将遗传工程视为治疗日益降低的生育能力或生产智能越来越高的计算机的后备手段，但是人类的多样性高于一切，我们应引以为自豪。
顺磁性
物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。顺磁性是一种弱磁性。顺磁（性）物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子（或分子）磁矩之间并无强的相互作用（一般为交换作用），因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规（混乱）排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这样便使磁化率（磁化强度与磁场强度之比）成为正值，但数值也很小，一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一，并且随温度的降低而增大。
噬菌体与DNA
1928年，荷兰细菌学家格里菲斯在研究肺炎细菌时，偶然发现在DNA身上带着生命的遗传秘密指令，表明DNA就是那个被很多人找了很久的基因物质。但是，当时格里菲斯和其他人都没有理解这一发现的意义。后来又有科学家发现，那个稍微自由一点的RNA，也是一个携带遗传秘密的基因物质。1951～1952年，美国科学家赫尔希和蔡斯经过对一种特别的细菌研究，证明了基因就在DNA上。这种细菌名叫噬菌体，顾名思义是能吃细菌的物体。噬菌体的外壳是蛋白质，而里面的物质是DNA，即脱氧核糖核酸。这种物体离开了细胞是一种无生命的物体，而一旦进入细胞，就具有了生物体的新陈代谢、繁衍后代等一切特性。一种专食大肠杆菌的噬菌体，外形酷像蝌蚪，既有短而粗的头，也有一条尾巴。当噬菌体遇到大肠杆菌时，先把尾巴搭住细菌并在细菌身体上打开一小孔，然后把自己体内的DNA通过小孔“送入”细菌体内，大约过半小时，细菌破裂，数以千计的噬菌体形成了。这就证明了是DNA在指导着遗传功能，同时也说明是DNA在“指示”着蛋白质的形成，也就是DNA决定着蛋白质的合成以及蛋白质的性质和构型。蛋白质是组成生命的基础，DNA是生命遗传的基因物质。
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同源异形盒基因
同源异形盒基因是在1984年被发现的，科学家们将这一发现誉为“生物学中的一个划时代的里程碑”。美国生物学家爱德华·刘易斯为了弄清生物的体型结构与基因之间的关系，进行了几十年的研究，证实生物体从一单个的受精细胞开始，要发展成为含有数以亿计的特化细胞的躯体，生物体内所有的细胞都含有一套完全相同的基因。但是，有些会变成骨骼的一部分，有些会变为抵抗疾病的抗体，而另一些则会长出毛发。在胚胎生长过程中，每个细胞中的各种基因的开和关造成了细胞的特别功能。这些基因数量不多，但具有善变的特性。由于它们的突变，使生物体的某些部分长错地方被称之为“同源异形盒基因”。
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