1.利用生物反應器生產人類所需的物質,具有生產成本低、效率高、設備簡單、產品效果顯著(或活性高)、減少工業汙染等優點。比如轉基因動物的奶可以治療相應的人類疾病。
2.不會。生物反應器還可以用來生產人類所需的營養物質,如無乳糖牛奶、含人轉鐵蛋白的牛奶、人和牛的混合牛奶等。科學家還利用蚯蚓生物反應器處理有機廢物,生產營養價值高的生物肥料。
技能培訓
長頸鹿和宇航員的失重狀態
長頸鹿之所以能通過長長的脖子把血液輸送到頭部,是因為長頸鹿有高血壓。據測量,長頸鹿的血壓比人類正常血壓高兩倍。為什麽這麽高的血壓不會讓長頸鹿腦出血而死?這和長頸鹿的身體結構有關。首先,長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達,可以壓迫血管,控制血流;同時,長頸鹿腿部和全身的皮膚和筋膜都很緊繃,有利於下肢血液向上回流。受此啟發,科學家們設置了壹種特殊的儀器來訓練宇航員,讓宇航員每天使用這種儀器鍛煉幾個小時,以防止宇航員周圍的肌肉退化;飛船發射時,科學家根據長頸鹿可以利用緊繃的皮膚控制血管壓力的原理,研制出了壹種飛行服——“抗荷服”。抗荷服配有充氣裝置。隨著飛船速度的增加,抗荷服可以充入壹定量的氣體,從而對血管產生壹定的壓力,保持航天員的血壓正常。同時,航天員腹部下部套有排除空氣的密封裝置,可以降低航天員腿部的血壓,便於血液從身體上部輸送到下肢。
蝙蝠的回聲定位和雷達
當蝙蝠飛行時,它不斷地從喉嚨發出超聲波脈沖。聲波碰到障礙物後被反射,蝙蝠可以通過耳朵接收回聲來判斷前方物體的大小、方向和距離。科學家根據蝙蝠發出超聲波探測目標的“回聲原理”發明了雷達,從而及時探測到飛機的位置和距離。
龜殼薄殼建築
龜甲的背甲是拱形的,跨度很大,包含很多力學原理。雖然只有2毫米厚,但用錘子很難打碎。建築師模仿它設計薄殼建築。這種建築有很多優點:用料少,跨度大,經久耐用。薄殼建築並不都是拱形的,舉世聞名的悉尼歌劇院就像停泊在港灣裏的壹組風帆。
螢火蟲和冷光
螢火蟲發出的光是化學光,通過壹定的反應將化學能幾乎100%轉化為光能。受此啟發,人們模擬螢火蟲的發光原理,制作了將電能轉化為光能的熒光燈。但目前普通的熒光燈泡只能將消耗的電能的6% ~ 25%轉化為光能。如果完全模擬螢火蟲的發光原理,熒光燈消耗的電能將幾乎100%轉化為光能,可以節省大量能源。
除了以上應用,仿生還廣泛應用於以下幾個方面。(1)生物體和人工器官,如模仿蛙眼結構原理制成的電子蛙眼,用於雷達系統、機場、交通要道等監控和預防事故。(2)模擬人腦,制造“人工智能”計算機,即能看、能聽、能說、能寫的計算機。(3)制作仿生材料,用仿生材料作為塗層和包裹材料,可以提高人體接受移植器官的能力;仿生材料也可以用來替代受損的韌帶和動脈。
練習
1.仿生研究需要廣博的知識,比如動物學、物理學、生理學、數學等等;同時還需要工程設計、制造、藝術設計等技能。
2.傳播疾病的動物有:蚊子可傳播腦炎、黃熱病、瘧疾、絲蟲病;帶有絳蟲幼蟲和蟲卵的豬可傳播豬肉絳蟲病;蒼蠅可以傳播消化道傳染病;帶有狂犬病毒的狗可以傳播狂犬病;蜱可以傳播斑疹傷寒等等。
危害農作物的動物有:大部分嚙齒動物因為有挖洞的習慣,可以破壞牧場;它們吃莊稼的根,危害莊稼;菜青蟲是菜青蟲的幼蟲,以十字花科植物為食,危害蔬菜生長。棉鈴蟲取食棉葉、棉蕾、棉鈴,危害棉花生長。
3.提示:可以選擇從以下幾個方面寫壹篇關於動物在日常生活中的作用的調查報告。
(1)食用動物的營養價值。
(2)動物在娛樂和旅遊中的作用。
(3)動物在醫療保健中的作用。
(4)妳在日常生活中與哪些動物有直接或間接的關系?
采訪水產養殖專業戶
(1)是如何走上養殖致富之路的?
(2)育種路上的艱辛、困難以及如何克服。
(3)從中享受樂趣。
(4)下壹步的目標。
(5)目前正在困擾的問題。
(6)參觀的啟示。
四。背景資料
生物反應器
壹般將目的基因(外源基因)在血液循環系統或乳腺中表達的轉基因動物稱為生物反應器。最理想的生物反應器是乳腺生物反應器。乳房生物反應器利用轉基因動物的乳房代替生物發酵罐,持續生產藥用蛋白,用於人類治療疾病和保健。
乳腺生物反應器的原理是利用重組DNA技術和轉基因技術將目的基因轉移到未分化的動物胚胎細胞(或受精卵)中,通過胚胎移植獲得能在乳腺中表達轉基因產物的個體。乳腺組織可以分泌產生具有藥用價值的蛋白質等“目標產物”,這些蛋白質可以進入乳汁,然後通過回收含有轉基因蛋白質的動物乳汁,提取具有重要藥用價值的生物活性蛋白質。
利用轉基因動物乳房生產藥用蛋白的優點有:(1)乳腺可以持續分泌乳汁,產量高,長期采集不會對動物造成傷害;(2)乳腺產生的藥用蛋白僅局限在乳腺內,最終分泌到乳汁中,壹般不易影響轉基因動物的正常生理活動;(3)乳腺分泌的蛋白質由正常高等哺乳動物對外來基因進行轉錄和翻譯加工,使產生的藥物蛋白質更接近人類自身的蛋白質;(4)牛奶中的蛋白質種類較少,主要是酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白以及少量從血液中擴散出來的血清蛋白和免疫蛋白,所以從牛奶中提純“目的蛋白”相對容易。
目前國外大量資金投入乳腺生物反應器的研發,使得技術不斷進步,競爭激烈。預測在21世紀,以乳腺生物反應器為核心的新產業將快速發展,給企業帶來巨大的經濟效益,同時造福人類。
我國在七五計劃中設立了“動物個體表達系統”研究項目,其主要研究目標是在動物乳腺中表達外源基因。研究人員已經在老鼠、兔子、綿羊和山羊身上表達了十多種外源基因。從65438到0998,在“863”計劃中,國家把“動物乳腺反應器的研究”作為重大項目,加強了對這項研究的資助和管理。目前,上海、長春、深圳已有4種基因工程藥物或疫苗生產上市,十余種進入試點階段(表1)。