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陣列式景觀設(shè)計(jì)排版(陣列式布局圖片)
大家好!今天讓小編來大家介紹下關(guān)于陣列式景觀設(shè)計(jì)排版的問題,以下是小編對(duì)此問題的歸納整理,讓我們一起來看看吧。
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一、納米生物工程包括哪些
納米生物工程
靳剛 應(yīng)佩青
中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
(2000年11月-2001年2月)
自中國(guó)科學(xué)院納米科技網(wǎng)
納米生物工程是什么意思?它究竟包括哪些內(nèi)容?籠統(tǒng)地講它包括納米醫(yī)學(xué)、納米生物技術(shù)和納米生物材料等。實(shí)際上,醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)和生物材料都是人們熟悉的名詞和內(nèi)容,當(dāng)戴上一頂納米的帽子就似乎有了懸念。這里我們先來回顧一下和我們所熟悉的名詞相關(guān)的物質(zhì)和事物,然后再把這些與納米概念聯(lián)系起來,看看有了哪些新的變化,通過觀察一些相關(guān)的科學(xué)研究結(jié)果和應(yīng)用實(shí)例,來理解納米生物工程。
一、納米醫(yī)學(xué)
大多數(shù)人都有生病、吃藥、打針的經(jīng)歷,醫(yī)學(xué)就是研究疾病,治病救人的科學(xué)。那么納米醫(yī)學(xué)又是什么呢?我們知道人體是由多種器官組成的,如:大腦、心臟,肝,脾,胃,腸,肺,骨骼,肌肉和皮膚;器官又是由各種細(xì)胞組成的,細(xì)胞是器官的組織單元,細(xì)胞的組合作用才顯示出器官的功能。那么細(xì)胞又是由什么組成的呢?按現(xiàn)在的認(rèn)識(shí),細(xì)胞的主要成份是各種各樣的蛋白質(zhì)、核酸、脂類和其它生物分子,可以統(tǒng)稱生物分子,它的種類在數(shù)十萬(wàn)種。生物分子是構(gòu)成人體的基本成分,它們各自具有獨(dú)特的生物活性的,正是它們不同的生物活性決定了它們?cè)谌梭w內(nèi)的分工和作用。由于人體是由分子構(gòu)成的,所有的疾病包括衰老本身也可歸因于人體內(nèi)分子的變化。當(dāng)人體的分子機(jī)器,如合成蛋白質(zhì)的核糖體,DNA復(fù)制所需的酶等,出現(xiàn)故障或工作失常時(shí),就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡或異常。從分子的微觀角度來看,目前的醫(yī)療技術(shù)尚無法達(dá)到分子修復(fù)的水平。而納米醫(yī)學(xué)則是在分子水平上,利用分子工具和人體的分子知識(shí),所從事的診斷、醫(yī)療、預(yù)防疾病、防止外傷、止痛、保健和改善健康狀況等科學(xué)技術(shù),廣義地講都屬于納米醫(yī)學(xué)的范疇。換句話講,人們將從分子水平上認(rèn)識(shí)自己,創(chuàng)造并利用納米裝置和納米結(jié)構(gòu)來防病治病,改善人類的整個(gè)生命系統(tǒng)。首先需要認(rèn)識(shí)生命的分子基礎(chǔ),然后從科學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展到工程技術(shù),設(shè)計(jì)制造大量的具有令人難以置信的奇特功效的納米裝置,這些微小的納米裝置的幾何尺度僅有頭發(fā)絲的千分之一左右,是由一個(gè)個(gè)分子裝配起來的,能夠發(fā)揮類似于組織和器官的功能,并且更準(zhǔn)確和更有效地發(fā)揮作用。他們可以在人體的各處暢游,甚至出入細(xì)胞,在人體的微觀世界里完成特殊使命。例如:修復(fù)畸變的基因、扼殺剛剛萌芽的癌細(xì)胞、捕捉侵入人體的細(xì)菌和病毒,并在它們致病前就消滅它們;探測(cè)機(jī)體內(nèi)化學(xué)或生物化學(xué)成分的變化,適時(shí)地釋放藥物和人體所需的微量物質(zhì),及時(shí)改善人的健康狀況。最終實(shí)現(xiàn)納米醫(yī)學(xué),使人類擁有持續(xù)的健康。未來的納米醫(yī)學(xué)將是強(qiáng)大的,它又會(huì)是令人驚訝得小,因?yàn)樵谄渲兴l(fā)揮作用的藥物和醫(yī)療裝置都是肉眼所無法看到的。但是它的功能會(huì)令世人驚嘆。
需要說明,不要馬上跑到大夫那兒去要納米處方。上面所談的納米醫(yī)學(xué)景觀尚處于設(shè)計(jì)和萌芽階段,還有很多的未知需要去探索,例如:這些納米裝置該由什么制成?他們是否可以被人體接受?并發(fā)揮所預(yù)期的作用?科學(xué)家們正在全力以赴地把納米醫(yī)學(xué)的科學(xué)想法變成醫(yī)學(xué)現(xiàn)實(shí)。終有一天,醫(yī)藥柜越小,效力越大。
一定有人會(huì)問:納米醫(yī)學(xué)是不是科學(xué)幻想?它離我們到底有多遠(yuǎn)?還要等多久才能看到醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)?事實(shí)上,它已經(jīng)開始步入現(xiàn)實(shí),并獲得蓬勃發(fā)展。下面讓我們看一看這一領(lǐng)域所取得的科學(xué)進(jìn)展。
(1) 智能藥物
這是納米醫(yī)學(xué)中的一個(gè)非?;钴S的領(lǐng)域,適時(shí)準(zhǔn)確地釋放藥物是它的基本功能之一??茖W(xué)家正在為糖尿病人研制超小型的,模仿健康人體內(nèi)的葡萄糖檢測(cè)系統(tǒng)。它能夠被植入皮下,監(jiān)測(cè)血糖水平,在必要的時(shí)候釋放出胰島素,使病人體內(nèi)的血糖和胰島素含量總是處于正常狀態(tài)。最近,美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究者做出了微型藥房的雛形:一種具有上千個(gè)小藥庫(kù)的微型芯片,每一個(gè)小藥庫(kù)里可以容納25納升的任何藥物,例如止痛劑或抗生素等。它的研究者之一Robert Langer說,目前這個(gè)芯片的尺寸還相當(dāng)于一個(gè)小硬幣,可以把它做得更小,并計(jì)劃裝上一個(gè)"智能化"的傳感器,使它可以適時(shí)和適量地釋放藥物。能否在形成致命的腫瘤之前,早期殺滅癌細(xì)胞?美國(guó)密西根大學(xué)的James R. Baker Jr.博士正在設(shè)計(jì)一種納米"智能炸彈",它可以識(shí)別出癌細(xì)胞的化學(xué)特征(chemical "signatures")。這種"智能炸彈"很小,僅有20納米左右,能夠進(jìn)入并摧毀單個(gè)的癌細(xì)胞。此裝置的研制剛剛開始,而初步的人體實(shí)驗(yàn)至少要五年以后才能進(jìn)行。
(2) 人工紅血球
人工紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和工作示意圖
隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng),氣體分子與轉(zhuǎn)子上的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合再釋放,從金剛石腔體進(jìn)入到血漿中
納米醫(yī)學(xué)不僅具有消除體內(nèi)壞因素的功能,而且還有增強(qiáng)人體功能的能力。我們知道,腦細(xì)胞缺氧6至10分鐘即出現(xiàn)壞死,內(nèi)臟器官缺氧后也會(huì)呈現(xiàn)衰竭。設(shè)想一種裝備超小型納米泵的人造紅血球,攜氧量是天然紅血球的200倍以上。當(dāng)人的心臟因意外,突然停止跳動(dòng)的時(shí)候,醫(yī)生可以馬上將大量的人造紅血球注入人體,隨即提供生命賴以生存的氧,以維持整個(gè)機(jī)體的正常生理活動(dòng)。美國(guó)的納米技術(shù)專家Robert Freitas初步提出的人造紅血球(respirocyte)的設(shè)計(jì),已成為納米技術(shù)的標(biāo)志性結(jié)果。這個(gè)血球是個(gè)一微米大小的金剛石的氧氣容器,內(nèi)部有1000個(gè)大氣壓,泵浦動(dòng)力來自血清葡萄糖。它輸送氧的能力是同等體積天然紅細(xì)胞的236倍,并維持生物炭活性。 它可以應(yīng)用于貧血癥的局部治療、人工呼吸、肺功能喪失和體育運(yùn)動(dòng)需要的額外耗氧等。它的基本設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)功能,以及與生物體的相容性等已有專著詳細(xì)論述。在此僅對(duì)其結(jié)構(gòu)功能做簡(jiǎn)單介紹。圖是此人工紅細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和工作示意圖。
它的腔體外殼是與生物體相容的金剛石,腔內(nèi)儲(chǔ)氧,開口處是一個(gè)可以從腔內(nèi)向外傳遞氧的轉(zhuǎn)子,隨其旋轉(zhuǎn),將氧分子輸入血液。
(3)納米藥物輸運(yùn)
納米微粒藥物輸送技術(shù)也是重要發(fā)展方向之一。按目前的認(rèn)識(shí),有半數(shù)以上的新藥存在溶解和吸收的問題。由于藥物顆??s小時(shí),藥物與胃腸道液體的有效接觸面積將增加,所以藥物的溶解速率隨藥物顆粒尺度的縮小而提高。藥物的吸收又受其溶解率的限制,因此,縮小藥物的顆粒尺度成為提高藥物利用率的可行方法。 納米晶體技術(shù)可將藥物顆粒轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的納米粒子,同時(shí)提高溶解性,以提高難溶性藥物的藥效率。粉碎過程會(huì)使粒子間的相互作用力增加,為了避免納米顆粒在粉碎過程中聚合,加工中,不溶的藥物是被懸浮在含一般認(rèn)為安全的穩(wěn)定劑和賦形劑的懸浮液中。深入研究的制粉技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⑺幬锟s小到400納米以下。 同時(shí),這些賦形劑在胃腸道中起表面活性劑的作用,也提高了納米藥物顆粒的溶解率。一旦,不溶性藥物轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的納米顆粒,就適合于口服或者注射了。
納米醫(yī)學(xué)將給醫(yī)學(xué)界,諸如癌癥、糖尿病和老年性癡呆等疾病的治療帶來變革,已經(jīng)獲得越來越多的認(rèn)同。利用納米技術(shù)能夠把新型基因材料輸送到已經(jīng)存在的DNA里,而不會(huì)引起任何免疫反應(yīng)。樹形聚合物(dendrimers) 就是提供此類輸送的良好候選材料。因?yàn)?,它是非生物材料,不?huì)誘發(fā)病人的免疫反應(yīng),沒有形成排異反應(yīng)的危險(xiǎn);所以,可以作為藥物的納米載體,攜帶藥物分子進(jìn)入人體的血液循環(huán),使藥物在無免疫排斥的條件下,發(fā)揮治病的效果。這種技術(shù)用于糖尿病和癌癥治療是很有希望的。
(4) 捕獲病毒的納米陷阱
密西根大學(xué)的Donald Tomalia等已經(jīng)用樹形聚合物發(fā)展了能夠捕獲病毒的納米陷阱。體外實(shí)驗(yàn)表明納米陷阱能夠在流感病毒感染細(xì)胞之前就捕獲它們,同樣的方法期望用于捕獲類似愛滋病病毒等更復(fù)雜的病毒。此納米陷阱使用的是超小分子,此分子能夠在病毒進(jìn)入細(xì)胞致病前即與病毒結(jié)合,使病毒喪失致病的能力。
通俗地講,人體細(xì)胞表面裝備著含硅鋁酸成分的"鎖",只準(zhǔn)許持"鑰匙"者進(jìn)入。不幸的是,病毒竟然有硅鋁酸受體"鑰匙"。Tomalia的方法是把能夠與病毒結(jié)合的硅鋁酸位點(diǎn)覆蓋在陷阱細(xì)胞(glycodendrimers)表面。當(dāng)病毒結(jié)合到陷阱細(xì)胞表面,就無法再感染人體細(xì)胞了。陷阱細(xì)胞由外殼、內(nèi)腔和核三部分組成。內(nèi)腔可充填藥物分子;將來有可能裝上化療藥物,直接送到腫瘤上。陷阱細(xì)胞能夠繁殖,生成不同的后代,個(gè)子較大的后代可能攜帶更多的藥物。盡管原因尚不明確,所觀察的特點(diǎn)是越大效果越好。研究者希望發(fā)展針對(duì)各種致病病毒的特殊陷阱細(xì)胞和用于醫(yī)療的陷阱細(xì)胞庫(kù)。
(5)識(shí)別血液異常的生物芯片
美國(guó)圣地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了納米愛好者的預(yù)言。正像所預(yù)想的那樣,納米技術(shù)可以在血流中進(jìn)行巡航探測(cè),即時(shí)地發(fā)現(xiàn)諸如病毒和細(xì)菌類型的外來入侵者,并予以殲滅,從而消除傳染性疾病。 Micheal Wisz做了一個(gè)雛形裝置,發(fā)揮芯片實(shí)驗(yàn)室的功能,它可以沿血流流動(dòng)并跟蹤像鐮狀細(xì)胞血癥和感染了愛滋病的細(xì)胞。血液細(xì)胞被導(dǎo)入一個(gè)發(fā)射激光的腔體表面, 從而改變激光的形成。癌細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生一種明亮的閃光;而健康細(xì)胞只發(fā)射一種標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的光,以此鑒別癌變。
二、納米生物技術(shù)
納米生物技術(shù)是納米技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它即可以用于生物醫(yī)學(xué),也可以服務(wù)于其它社會(huì)需求。所包含的內(nèi)容非常豐富,并以極快的速度增加和發(fā)展,難以概述。在此僅舉一些研究結(jié)果為例。
(1) 生物芯片技術(shù)
生物芯片是不同于半導(dǎo)體電子芯片的另一類芯片。半導(dǎo)體電子芯片是集成具有特定電子學(xué)功能的微單元,所形成的電子集成電路;而生物芯片則是在很小幾何尺度的表面積上,裝配一種或集成多種生物活性,僅用微量生理或生物采樣,即可以同時(shí)檢測(cè)和研究不同的生物細(xì)胞、生物分子和DNA的特性,以及它們之間的相互作用,獲得生命微觀活動(dòng)的規(guī)律。生物芯片可以粗略地分為細(xì)胞芯片、蛋白質(zhì)芯片(生物分子芯片)和基因芯片(即DNA芯片)等幾類,都有集成、并行和快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn),已成為二十一世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的前沿科技。
近兩年,已經(jīng)通過微制作(MEMS)技術(shù),制成了微米量級(jí)的機(jī)械手,能夠在細(xì)胞溶液中捕捉到單個(gè)細(xì)胞,進(jìn)行細(xì)胞結(jié)構(gòu),功能和通訊等特性研究。美國(guó)哈佛大學(xué)的Whitesides教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員,發(fā)展了微電子工業(yè)普遍使用的光刻技術(shù)在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,并研制出效果更好的軟光刻方法(soft lithography)。以此,制出了可以捕捉和固定單個(gè)細(xì)胞的生物芯片,通過調(diào)節(jié)細(xì)胞間距等,研究細(xì)胞分泌和胞間通訊。此類細(xì)胞芯片還可以作細(xì)胞分類和純化等。它的功能原理非常簡(jiǎn)單,僅利用芯片表面微單元的幾何尺寸和表面改性,即可達(dá)到選擇和固定細(xì)胞,及細(xì)胞面密度控制。
圖2:多元蛋白質(zhì)芯片模型 圖中按順時(shí)針方向分別表示:
1)在格式化的改性表面上,固定配基;
2)含配基的芯片與蛋白溶液相互作用,蛋白特異性結(jié)合形成蛋白復(fù)合物;
3)對(duì)芯片進(jìn)行檢測(cè)以確定蛋白間的相互作用。
蛋白質(zhì)芯片的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了約十年的時(shí)間,現(xiàn)已出現(xiàn)了相對(duì)成熟的技術(shù),如瑞典的BIACORE的單元芯片,中科院力學(xué)所的多元蛋白質(zhì)光學(xué)芯片和美國(guó)的SELDI質(zhì)譜芯片等。它們的共同特點(diǎn)都是將生物分子作為配基,固定在固體芯片表面或表面微單元上,以單一、或面陣、或序列式。利用生物分子間的特異結(jié)合的自然屬性,待測(cè)分子與配基分子在芯片表面會(huì)形成生物分子復(fù)合物。然后,檢測(cè)此復(fù)合物的存在與否,達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)的探測(cè)、識(shí)別和純化的目的。以上不同技術(shù)的差異僅在探測(cè)方法的不同。BIACORE技術(shù)利用表面等離子體共振技術(shù)檢測(cè)芯片,進(jìn)行單一蛋白質(zhì)檢測(cè);多元蛋白質(zhì)光學(xué)芯片是光學(xué)成象法,可以同時(shí)檢測(cè)多種混合的蛋白質(zhì);SELDI技術(shù)則采用質(zhì)譜法,以時(shí)間順序檢測(cè)序列蛋白質(zhì)。
圖3:研究蛋白相互作用的芯片 Protein G、p50和FRB等三種蛋白分別以點(diǎn)狀陣列固定到玻片上。三種熒光標(biāo)記的探針I(yè)gG(藍(lán))、 I B (綠) 、FKBP12(紅)分別以其中的一種(A、B、C)或三種(E)同時(shí)出現(xiàn)進(jìn)行探測(cè)。三種探針分別與三種蛋白發(fā)生特異性相互作用。D表示無任何探針的狀態(tài)。
隨著人類基因工程的發(fā)展,基因芯片(即DNA芯片)得到迅速的發(fā)展。DNA 芯片又稱為寡核苷酸陣列或雜交陣列分析,它是根據(jù)DNA雙螺旋原理而發(fā)展的核酸鏈間分子雜交的技術(shù)。它的基本結(jié)構(gòu)類似于面陣型蛋白質(zhì)芯片,在芯片表面能夠制備成千上萬(wàn)的基因單元作為配基,對(duì)待測(cè)基因進(jìn)行篩選。待測(cè)基因通過PCR擴(kuò)增技術(shù)得到數(shù)量放大,再進(jìn)行熒光標(biāo)記,使其在篩選過程中產(chǎn)生可識(shí)別的熒光發(fā)射或光譜轉(zhuǎn)移。此熒光信號(hào)被熒光顯微鏡檢出,達(dá)到基因識(shí)別的目的。將已知的DNA(探針)和未知的核酸序列之間的一方以有序的陣列固定到載玻片或硅片上,再與熒光標(biāo)記的另一方進(jìn)行雜交。當(dāng)熒光標(biāo)記的一方在DNA芯片上發(fā)現(xiàn)互補(bǔ)序列時(shí)即發(fā)生雜交,雜交的結(jié)果以熒光和模式識(shí)別分析來檢測(cè)。DNA芯片技術(shù)可以快速分析大量的基因信息,從而使生物醫(yī)學(xué)工作者可以研究并收集基因表達(dá)和變異信息。目前國(guó)內(nèi)外已有公司生產(chǎn)并銷售的DNA芯片有兩類,一類是在芯片上原位合成待測(cè)的寡核苷酸,再與熒光標(biāo)記的DNA探針放在一起,當(dāng)DNA探針雜交到寡核苷酸陣列上后,互補(bǔ)序列通過熒光掃描確定。該寡核苷酸陣列格式可用于檢測(cè)變異,在基因中定位目標(biāo)區(qū)域,和基因表達(dá)的研究,以及確定基因功能。另一類DNA芯片利用微量點(diǎn)樣技術(shù)在芯片上制作互補(bǔ)DNA(cDNA)陣列,再與熒光標(biāo)記的DNA探針雜交。cDNA陣列格式用于快速篩選。如位于Santa Clara, CA 的Affymetrix公司生產(chǎn)的GeneChip? 含高密度的DNA探針陣列,可以用于人類基因組中遺傳信息的分析。具特殊用途的DNA探針陣列可以在人類基因組中快速篩選已知的DNA序列。
DNA芯片還可用于監(jiān)測(cè)不同的人體細(xì)胞和組織基因表達(dá),以檢測(cè)癌癥或其它疾病所對(duì)應(yīng)的基因的變化。隨著DNA芯片及雜交技術(shù)的發(fā)展,DNA芯片將有可能直接應(yīng)用于臨床診斷,藥物開發(fā)和人類遺傳診斷。
圖4:基因表達(dá)的微陣列圖 以兩種顏色的熒光標(biāo)記來自于兩種細(xì)胞的樣品,雜交后,對(duì)微陣列的每一位點(diǎn)進(jìn)行熒光掃描。每一位點(diǎn)的光強(qiáng)度正比于它所結(jié)合的熒光cDNA的量。光強(qiáng)越強(qiáng),樣品中該基因的表達(dá)水平越高。如微陣列的位點(diǎn)無熒光,說明兩種細(xì)胞均不表達(dá)該基因。如某一位點(diǎn)顯示一種熒光,說明該標(biāo)記的基因只在此細(xì)胞樣品中表達(dá)。同一位點(diǎn)顯示兩種熒光,說明該基因在兩種細(xì)胞樣品中均表達(dá)。
(2)分子馬達(dá)
分子馬達(dá)是由生物大分子構(gòu)成,利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米系統(tǒng)。天然的分子馬達(dá),如:驅(qū)動(dòng)蛋白、RNA聚合酶、肌球蛋白等,在生物體內(nèi)參與了胞質(zhì)運(yùn)輸、DNA復(fù)制、細(xì)胞分裂、肌肉收縮等一系列重要生命活動(dòng)。分子馬達(dá)包括線性推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)式兩大類。其中線性分子馬達(dá)是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,并沿著一條線性軌道運(yùn)動(dòng)的生物分子,主要包括肌球蛋白(myosin)、驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesin)、DNA解旋酶(DNA helicase)和RNA聚合酶(RNA polymerase)等。其中肌肉肌球蛋白是研究得較為深入的一種,它們以肌動(dòng)蛋白(actin)為線性軌道,其運(yùn)動(dòng)過程與ATP水解相偶聯(lián)。而驅(qū)動(dòng)蛋白則以微管蛋白為軌道,沿微管的負(fù)極向正極運(yùn)動(dòng),并由此完成各種細(xì)胞內(nèi)外傳質(zhì)功能。目前對(duì)于驅(qū)動(dòng)蛋白運(yùn)動(dòng)機(jī)制提出了步行("hand-over-hand")模型,驅(qū)動(dòng)蛋白的兩個(gè)頭部交替與微管結(jié)合,以步行方式沿微管運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的步幅是8 nm(圖5)。目前, ATP水解與肌球蛋白和驅(qū)動(dòng)蛋白的機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間的化學(xué)機(jī)械偶聯(lián)的關(guān)系還不清楚。近來的研究發(fā)現(xiàn)它們有相同的中心核結(jié)構(gòu),并以相似的構(gòu)象變化將ATP能量轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍走\(yùn)動(dòng)。DNA解旋酶作為線性分子馬達(dá),以DNA分子為軌道,與ATP水解釋放的能量相偶聯(lián),在釋放ADP和Pi的同時(shí)將DNA雙鏈分開成兩條互補(bǔ)單鏈。RNA聚合酶則在DNA轉(zhuǎn)錄過程中,沿DNA模板迅速移動(dòng),消耗的能量來自核苷酸的聚合及RNA的折疊反應(yīng)。
圖5:肌肉肌球蛋白(左)和驅(qū)動(dòng)
蛋白(右)的運(yùn)動(dòng)周期模型
旋轉(zhuǎn)式分子馬達(dá)工作時(shí),類似于定子和轉(zhuǎn)子之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),比較典型的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)有F1-ATP酶。ATP酶是一種生物體中普遍存在的酶。如圖所示:它由兩部分組成,一部分結(jié)合在線粒體膜上,稱為F0;另一部分在膜外,稱為F1。F0-ATP酶的a、b和c亞基構(gòu)成質(zhì)子流經(jīng)膜的通道。當(dāng)質(zhì)子流經(jīng)F0時(shí)產(chǎn)生力矩,從而推動(dòng)了F1-ATP酶的g亞基的旋轉(zhuǎn)。g亞基的順時(shí)針與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)分別與ATP的合成和水解相關(guān)聯(lián)。F1-ATP酶直徑小于12 nm,能產(chǎn)生大于100 pN 的力,無載荷時(shí)轉(zhuǎn)速可達(dá)17轉(zhuǎn)/秒。F1-ATP酶與納米機(jī)電系統(tǒng)(nanoNEMS)的組合已成為新型納米機(jī)械裝置。
圖6:ATP酶的結(jié)構(gòu)示意圖
美國(guó)康納爾大學(xué)的科學(xué)家利用ATP酶作為分子馬達(dá),研制出了一種可以進(jìn)入人體細(xì)胞的納米機(jī)電設(shè)備--"納米直升機(jī)"。該設(shè)備共包括三個(gè)組件,兩個(gè)金屬推進(jìn)器和一個(gè)附屬于與金屬推進(jìn)器相連的金屬桿的生物分子組件。其中的生物分子組件將人體的生物"燃料"ATP轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量,使得金屬推進(jìn)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速率達(dá)到每秒8圈。這種技術(shù)仍處于研制初期,它的控制和如何應(yīng)用仍是未知數(shù)。將來有可能完成在人體細(xì)胞內(nèi)發(fā)放藥物等醫(yī)療任務(wù)。
圖7:美國(guó)康納爾大學(xué)研制成的"納米直升機(jī)"示意圖
(3) 硅蟲晶體管
美國(guó)和北愛爾蘭的研究者偶然發(fā)現(xiàn)了一種活的半導(dǎo)體(half bacterium, half microchip),它能夠嗅出生物戰(zhàn)所用的毒氣。這一發(fā)現(xiàn)竟來自科學(xué)家為消除計(jì)算機(jī)芯片生產(chǎn)線上的某些特殊細(xì)菌的屢屢失敗。為消除這些微生物,研究者試用了從紫外線到強(qiáng)氧化劑,但是,細(xì)菌仍可幸存。紐約州立大學(xué)的生物學(xué)家Robert Baier解釋了此現(xiàn)象。在清洗半導(dǎo)體芯片時(shí),超純水能夠溶解一些半導(dǎo)體材料,如氧化鍺,而這些半導(dǎo)體材料會(huì)圍繞細(xì)菌結(jié)晶,使細(xì)菌在晶體的"家"中存活得極好,而不會(huì)受到損傷。微生物用半導(dǎo)體材料建立了一個(gè)"活"的單元。此現(xiàn)象提出了廣闊的想象空間。亞利桑納大學(xué)的物理學(xué)家O'Hanlon 和 Baier認(rèn)為外面包上硬殼的細(xì)菌可以用于制造生物晶體管。在普通三極管中,由源極到漏極的電流受門極電壓的控制。而這種細(xì)菌半導(dǎo)體晶體恰好可以用作生物晶體管的門極。當(dāng)在呼吸和光合作用等產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移的生物過程中,光照或者器官的水汽能誘導(dǎo)細(xì)菌產(chǎn)生電子,猶如打開了這個(gè)生物晶體管。這種精巧的靈敏裝置能夠探測(cè)到生物戰(zhàn)毒氣。
他們?cè)诎雽?dǎo)體表面用純水制作細(xì)菌晶體單元,下一步是使它發(fā)揮晶體管的功能,并獲得更多的應(yīng)用。
圖8: 載激光束(藍(lán)色)的納米傳感器探針穿過活細(xì)胞,以檢測(cè)該細(xì)胞是否曾置于致癌物質(zhì)下
(4) 納米探針
一種探測(cè)單個(gè)活細(xì)胞的納米傳感器,探頭尺寸僅為納米量級(jí),當(dāng)它插入活細(xì)胞時(shí),可探知會(huì)導(dǎo)致腫瘤的早期DNA損傷。
為了模仿暴露于致癌物質(zhì),將細(xì)胞浸入含有苯并吡 (BaP)的代謝物的液體中。 苯并吡是城市污染空氣中普遍存在的致癌物質(zhì)。在一般暴露情況下,細(xì)胞攝取苯并吡,并代謝掉。苯并吡和細(xì)胞DNA的代謝反應(yīng)形成一種可水解的DNA加合物BPT ( benzo(a)pyrene tetrol)。納米探針是一支直徑50納米,外面包銀的光纖,并傳導(dǎo)一束氦-鎘激光。它的尖部貼有可識(shí)別和結(jié)合BPT的單克隆抗體。325納米波長(zhǎng)的激光將激發(fā)抗體和BPT所形成的分子復(fù)合物產(chǎn)生熒光。此熒光進(jìn)入探針光纖后,由光探測(cè)器接收。Tuan Vo-Dinh和他的同事認(rèn)為此高選擇和高靈敏的納米傳感器,可以用于探測(cè)很多細(xì)胞化學(xué)物質(zhì),可以監(jiān)控活細(xì)胞的蛋白質(zhì)和其它所感興趣的生物化學(xué)物質(zhì)。
此傳感器還可以探測(cè)基因表達(dá)和靶細(xì)胞的蛋白生成,用于篩選微量藥物,以確定哪種藥物能夠最有效地阻止細(xì)胞內(nèi),致病蛋白的活動(dòng)。隨著納米技術(shù)的進(jìn)步,最終實(shí)現(xiàn)評(píng)定單個(gè)細(xì)胞的健康狀況。
三、納米生物材料
生物材料已是大家熟知的內(nèi)容,例如:用于制衣、皮帶的動(dòng)物皮革是生物材料;用于鑲牙和制作隱形眼睛的材料,盡管不是生物制品,但是被用于生物體內(nèi),也可以歸于生物材料。納米生物材料也可以分為兩類,一種是適合于生物體內(nèi)應(yīng)用的納米材料,它本身即可以是具有生物活性的,也可以不具有生物活性,而僅僅易于被生物體接受,而不引起不良反應(yīng)。另一類是利用生物分子的特性而發(fā)展的新型納米材料,它們可能不再被用于生物體,而被用于其它納米技術(shù)或微制造。
(1) 活的電線
在很多方面,DNA幾乎是構(gòu)筑納米尺度結(jié)構(gòu)的理想材料。近來,科學(xué)家通過在DNA的表面覆蓋金屬原子的培植方法,合成了導(dǎo)電的DNA鏈。然而,由于DNA完全被金屬覆蓋,僅起一種支架的作用,不再具備選擇性結(jié)合其它生物分子這一很有價(jià)值的特性。 Saskatchewan大學(xué)的研究者逐漸發(fā)現(xiàn)了將DNA發(fā)展成新一代生物傳感器和半導(dǎo)體導(dǎo)線的途徑。生物化學(xué)教授Jeremy Lee 實(shí)驗(yàn)室的研究者發(fā)現(xiàn)DNA很容易把鋅、鎳、鈷等離子并入它的雙螺旋的中心,并找到了在高pH值等基本條件下,穩(wěn)定DNA含有金屬離子的狀態(tài),獲得了新的DNA導(dǎo)電體。 并且,此類金屬DNA仍然保持選擇性結(jié)合其它分子的能力。正在開發(fā)的應(yīng)用之一是遺傳畸變探測(cè)生物傳感器。類似于其它的DNA探測(cè),在此傳感器上裝配上所要探測(cè)的特制DNA序列。在此,DNA鏈?zhǔn)菍?dǎo)電的。雜交DNA所引起的刪除或變化,均起阻礙電流的作用,計(jì)算機(jī)能夠簡(jiǎn)單地通過測(cè)量電導(dǎo)的變化,來識(shí)別DNA的異常。
這種生物傳感器還能用于鑒別混合物,如:環(huán)境毒素、毒品、或蛋白質(zhì)等,當(dāng)這類分子結(jié)合到金屬DNA上,將把金屬離子排斥出來,導(dǎo)致電流中斷。由于,信號(hào)強(qiáng)度的減小正比于污染物的濃度,所以,能夠很容易地確定環(huán)境毒素的量。金屬DNA還可以用于篩選結(jié)合于DNA的抗腫瘤藥物,用作微細(xì)半導(dǎo)體線路的導(dǎo)線等。
(2) 組織工程中的納米生物材料
材料支架在組織工程中起重要作用,因?yàn)橘N壁依賴型細(xì)胞只有在材料上粘附后,才能生長(zhǎng)和分化。模仿天然的細(xì)胞外基質(zhì)--膠原的結(jié)構(gòu),制成的含納米纖維的生物可降解材料已開始應(yīng)用于組織工程的體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn),并將具良好的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)研究開發(fā)的納米級(jí)羥基磷灰石/膠原復(fù)合物在組成上模仿了天然骨基質(zhì)中無機(jī)和有機(jī)成分,其納米級(jí)的微結(jié)構(gòu)類似于天然骨基質(zhì)。多孔的納米羥基磷灰石/膠原復(fù)合物形成的三維支架為成骨細(xì)胞提供了與體內(nèi)相似的微環(huán)境。細(xì)胞在該支架上能很好地生長(zhǎng)并能分泌骨基質(zhì)。體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,此種羥基磷灰石/膠原復(fù)合物是良好的骨修復(fù)納米生物材料。
通過以上所述,可以明顯地看出納米醫(yī)學(xué)、納米生物技術(shù)和納米生物材料等內(nèi)容,并無明顯的界線,可以說是相互交叉,相互依賴,共同發(fā)展的。這正是納米生物工程的含義。
隨著進(jìn)入21世紀(jì),納米技術(shù)的發(fā)展將使今天的科學(xué)幻想成為明天世人普遍接受的實(shí)用技術(shù)。
二、ps存很長(zhǎng)的長(zhǎng)圖用什么格式?
1、保存的格式,與“被壓縮”沒有關(guān)系。
2、為了便于以后修改,可以保存為PSD格式。3、保存為PSD格式后,再合并圖層,保存為jpg格式。三、我是做園林景觀設(shè)計(jì)的,想配臺(tái)單主機(jī)一萬(wàn)的服務(wù)器,主要要用的軟件有PS,CAD,lumion,sketchup等
你用ps,cad,需要的是圖形工作站吧,不是服務(wù)器哦。而且你這樣diy的話,在質(zhì)量,做工,兼容性,售后等都是問題,都是要考慮的。所以還是推薦你購(gòu)買品牌的服務(wù)器,如果考慮到價(jià)格因素,可以考慮國(guó)產(chǎn)品牌的,比如正睿。
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四、ide和ahci和raid模式有什么區(qū)別
IDE,AHCI,RAID分別是硬盤的3種模式,各自的說明及優(yōu)缺點(diǎn)如下:
一:IDE模式
IDE是表示硬盤的傳輸接口。我們常說的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,現(xiàn)在PC機(jī)使用的硬盤大多數(shù)都是IDE兼容的,只需用一根電纜將它們與主板或接口卡連起來就可以了
優(yōu)點(diǎn):易于使用與價(jià)格低廉,問世后成為最為普及的磁盤接口
缺點(diǎn):
<1> 速度慢
<2> 只能內(nèi)置使用
<3> 對(duì)接口電纜的長(zhǎng)度有很嚴(yán)格的限制
二:RAID模式
PADI模式即磁盤陣列模式,簡(jiǎn)單說就是利用多個(gè)硬盤同時(shí)工作,來保證數(shù)據(jù)的安全以及存取速度的。它共有九個(gè)模式,以數(shù)字命名,為RAID 0、RAID1到RAID 7以及RAID 0+1,而目前最常見的是RAID 0、RAID 1、RAID 5和RAID 0+1這四種模式
優(yōu)點(diǎn):
1、設(shè)置與組建方便
2、能夠疊加硬盤容量避免容量浪費(fèi)
3、兩倍于單塊機(jī)械硬盤傳輸性能
4、相比升級(jí)SSD節(jié)省大量資金
缺點(diǎn):
1、缺少數(shù)據(jù)冗余 數(shù)據(jù)可靠性低
2、無法使用Ghost軟件備份鏡像。
三:AHCI模式
AHCI本質(zhì)是一種PCI類設(shè)備,在系統(tǒng)內(nèi)存總線和串行ATA設(shè)備內(nèi)部邏輯之間扮演一種通用接口的角色(即它在不同的操作系統(tǒng)和硬件中是通用的)。這個(gè)類設(shè)備描述了一個(gè)含控制和狀態(tài)區(qū)域、命令序列入口表的通用系統(tǒng)內(nèi)存結(jié)構(gòu);每個(gè)命令表入口包含SATA設(shè)備編程信息,和一個(gè)指向(用于在設(shè)備和主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的)描述表的指針。
優(yōu)點(diǎn):
1.ACHI支持NCQ技術(shù)
2.讀寫速度更快
3.支持熱插拔
以上就是小編對(duì)于陣列式景觀設(shè)計(jì)排版問題和相關(guān)問題的解答了,如有疑問,可撥打網(wǎng)站上的電話,或添加微信。
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