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第5章 D

电脑医生

把著名医生诊断治疗疾病的经验经过整理与总结,建立数学模型,编制出程序后,电脑就能像医生那样给人看病了,这就是电脑医生。日本有一种电脑家庭医生,可以24小时为主人服务。这种电脑医生与马桶连在一起,分析大小便中的成分,据此诊断人是否患有心脏病、肝病或循环系统疾病。将手放到血压计上,电脑医生就可测出脉搏和血压,自动打印出结果,也可传送给主治医生,判断是否患有疾病。

电脑医生给人看病时,是通过人机对话来搜集病情的。电脑屏幕上显示出电脑医生的询诊问题,病人回答后,电脑根据回答和化验结果,作出推理判断,并打印出病历,包括姓名、年龄、性别、主诉病状、治疗原则、处方以及医嘱等,如需休息,会同时开出假条。

DNA双螺旋结构

20世纪50年代初,英国科学家威尔金斯等用X射线衍射技术对DNA结构潜心研究了3年,意识到DNA是一种螺旋结构,女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。1952年5月,威尔金斯向他的朋友,36岁的剑桥卡文迪许实验室的生物化学家克里克介绍了这张照片。当时克里克正与23岁的美国青年生物学家詹姆斯·沃森合作研究DNA的结构,试图揭示和阐明遗传信息的结构基础。

1952年,来自美国的查尔加夫向克里克介绍了自己最近在脱氧核糖核酸的研究中,发现A=4G=C这样的事实,思想敏锐的克里克立即意识到,嘌呤和嘧啶的数目相等这只有一种可能,那就是它们之间互相以配对的形式而存在,于是他提出了DNA中嘌呤与嘧啶的碱基配对的假设。

1952年,美国化学家鲍林发表了关于DNA三链模型的研究报告,这种模型被称为α螺旋。沃森与威尔金斯、富兰克林等权威讨论了鲍林的模型。沃森从富兰克林在一年前拍下的DNA的X射线衍射照片中看出DNA的内部是一种螺旋形的结构,他立即产生了一个新概念:DNA不是三链结构而应该是双链结构。根据自己的研究和分析,并综合各方面对DNA研究的信息,沃森和克里克得到一个共识:DNA是一种双链螺旋结构。

DNA——遗传密码的携带者和传递者

生物的遗传物质存在于所有的细胞中,这种物质叫核酸。核酸由核苷酸聚合而成。每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。碱基有五种,分别为腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)。每个核苷酸只含有这五种碱基中的一种。

单个的核苷酸连成一条链,两条核苷酸链按一定的顺序排列,然后再扭成”麻花“样,就构成脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构。在这个结构中,每三个碱基可以组成一个遗传的”密码“,而一个DNA上的碱基多达几百万,所以每个DNA就是一个大大的遗传密码本,里面所藏的遗传信息多得数不清,这种DNA分子就存在于细胞核中的染色体上。它们会随着细胞分裂传递遗传密码。

人的DNA共有30亿个遗传密码,排列组成10万个基因。人的遗传性状由密码来传递。而每个基因是由密码来决定的。人的基因中既有相同的部分,又有不同的部分。不同的部分决定人与人的区别,即人的多样性。

单宁细胞

单宁细胞为分泌细胞之一,即分泌单宁的细胞。单宁是液泡内分泌的代谢最终产物,随着液泡的发育,其含量逐渐增加,不久,单宁便硬化而成为淡紫色结晶(柿子的果肉)。单宁细胞主要是在茎或叶柄沿其维管束的柔软组织内生成(薯芋科、芭蕉科、豆科),在接骨木髓中常见有显著伸长的单宁细胞。

单克隆抗体

1975年,瑞士科学家乔治·克勒和英国科学家凯撒·米尔斯坦,把产生抗体的B淋巴细胞与多发性骨髓瘤细胞进行融合,形成杂交瘤细胞。这种细胞兼有两个亲代细胞的特征,既有骨髓瘤细胞无限生长的能力,又有B淋巴细胞产生抗体的功能。因此,这种杂交瘤细胞就能在细胞培养中产生大量单一类型的高纯度抗体。这种抗体叫”单克隆抗体“。

把单克隆抗体与抗癌药物或毒素结合起来,就成为威力强大的抗体”导弹“。把这种抗体”导弹“注射到癌症患者的血液中,它就会发挥导弹一样的作用,在患者体内追踪并附着于癌细胞上,然后与抗体结合的抗癌药物或毒素杀伤和破坏癌细胞,而且很少损伤正常组织细胞。这种抗体”导弹“具有高度选择性,对癌细胞命中率高,杀伤力强的优点,没有一般化学药物那样不分好坏细胞,格杀勿论的缺点。美国约翰·霍普金斯医院应用抗体”导弹“治疗晚期肝癌病人,收到了惊人的效果。肝脏肿瘤显著缩小,生存期延长,而且没有副作用。单克隆抗体技术的发明,是免疫学中的一次革命,打破了过去只能在身体内产生抗体的方法,而成功地在体外用细胞培养的方法产生抗体,同时繁殖快,可以产生在体内达不到的高滴度和高专一性的水平。

单位点突变

单位点突变是由于基因上某一点发生小的变化而产生的突变。由这种突变构成的同一座位的突变体可通过相互间的交换重组实验,将其突变位点排在一起。这种突变可自发的或通过诱变剂使之恢复为野生型。

单视和复视

单视即用两眼盯准一个物体,在正常情况下感觉到是一个物体,在两眼的网膜上产生位置、形状、大小完全一致的印象,这两个印象在感觉中枢完全成为一体的现象。用两眼同时观看两个相同的图,如果图的方向相同,也被看成是一个图,这是两眼的网膜相互有对应点,由此发出的向心感觉神经导向大脑感觉区的同一部位,因而同一刺激作用于两对应点而形成单视。不在网膜的对应点成像的像则形成二重重叠的像,即重复像,称为复视。但是日常意识不到,反而起辨认距离和立体视觉的作用。

单室孢子囊

单室孢子囊指一个细胞并不分隔而直接成为孢子囊者,是多室孢子囊的对应词。褐藻类游动孢子主要在单室孢子囊内形成,在大多数情况下,与游动孢子囊同义。

单收缩纤维

单收缩纤维指在骨骼肌纤维当中,被粗的运动神经纤维所支配,按全或无法则,是发出活动电位而引起单收缩者。哺乳类的骨骼肌全是这种类型的纤维,但在蛙的骨骼肌里,除单收缩纤维之外,还有因不发生传播性的活动电位而引起局部收缩的钝迟纤维。

单体性

单体性是二倍体的体细胞染色体数目为(2n-1)的现象,是低数性的一种。把这种在1对同源染色体中缺失其中一条而仅存的另外一条染色体称为单染色体。缺失一条染色体的染色体组可以有n种,从而与此相应的(2n-1)个体也有n种。单体性的例子,如已知异源六倍体的普通小麦(2n=6x=42),可能有的21种单体性植物;又如黑腹果蝇的第Ⅳ染色体缺少一条的单体性个体,即单Ⅳ的个体,由于最小的1对染色体中缺失了1条染色体,它比正常的个体略小而呈浅色,可育性虽低,但仍可产生后代。

单突触反射

单突触反射指在仅由向中性神经元和离中性神经元两个要素组成,且中间只有1个突触的最简单反射弧上发生的反射。牵张反射是这种反射的代表,它的反射弧是由来自肌肉感受器即肌梭的Ia群向中纤维和支配该肌肉的运动神经元构成的。一般说来,神经通路在途中只包含1个突触时,称之为单突触通路。

单位集群

单位集群系作为构成种社会因素的某一种形态,一般是指由两性组成的、具有明确范围和结构的集群。这是在哺乳类野外研究中提出的一个概念。单位集群的结构、大小是因种的不同而异,各个种以特有的方法来达到调整基因的传递和回避近亲交配方面的重要作用。昼行性灵长类都有单位集群,可以看到一对雌雄及其仔兽组成的集群和由几对雌雄及其仔兽组成的集群的二种系列。此外,有些种通过若干单位集群的结合向更高一级的区域集群发展,或单位集群内分出低一级的分支系列。高等动物之所以能维持单位集群,在很大程度上依赖于体间的相互认识以及记忆能力。

单系统性

单系统性是指某一群生物(种或分类群)由共同祖先发展而来之意。但如果其共同祖先只限于一个个体,则对普遍进行有性生殖的生物界来说当然是不可能的,即使限于一对,因同种内的交配是自由进行的,所以也不成立。因此以物种为这”共同“的单位。然而,以生物的一元的起源为前提时,只根据这个定义,那么任意取任何复数种都该是单系统。

所以,有人主张共同祖先应指定为在时间上或分歧上最近的祖先,根据这个规定则可确定任意两个种是否为单系统,但在三个以上种的情况,则只有当这一群种由其共同祖先同时分化而来的情况下,才算是单系统的。

多着丝粒染色体

多着丝粒染色体指具有二个以上着丝粒的染色体,也就是复合染色体,或由于易位、倒位等原因形成的次级染色体。多着丝粒的染色体在分裂后期染色单体平行分离。此外,由射线所引起的断裂的染色体断片也具有向两极移动的能力,因此与分散型着丝粒型的染色体在外观上很难区别。

电子人体

电脑的虚拟现实技术也用于医学上的临床试验。一位外科医生能通过一具电子人体来实验几种手术方案,这个电子人体则是通过对一个患者的骨骼和软组织的扫描而完美地复制的。医生进入手术室时穿戴的不是消毒衣,而是高技术的护目镜和全身数据服,躺在手术台上的是计算机制成的患者复制品。当医生把电子手术刀插入这个模拟的电子人体时,他会感到肌肉和骨骼的存在。医生切除一个恶性肿瘤,便会得到计算机的全面评判,医生还可以在这个电子病人的体内”旅行“,找出其余的患病组织。从而使医生可以方便地选择出最佳的手术方案,对手术过程进行预习,以保证真正手术的顺利完成。

动态血压记录仪

动态血压记录仪是能反映血压动态变化的仪器。以前测定血压和确定高血压,都是根据某一次或几次血压测量值确定的,这种做法往往是主观的,片面的。因为血压是经常波动的,因情绪、运动、进食、吸烟、饮酒,不同的工作都可影响血压值,为了了解一天内血压的动态变化,人们制造了各类动态血压记录仪,其中的袖带式,由于要频繁地充气和放气,体积又大,不能随身携带,测量时又须平卧,很不实用;指套式动态血压记录仪,其中有一类是测量脉搏传导时间,输入电脑计算出收缩压、舒张压和平均压。它不受体位和肢体活动的影响,测量时病人无感觉,也不影响病人休息,每天可测定2000次以上。

代用纯因子8

代用纯因子8指用遗传工程技术合成的、纯化的血浆因子8。人类中大约有1/20000的人患血友病甲,这种病只有输健康人血浆提纯的因子8,才可治疗出血。但供血浆者血中含有乙型肝炎和获得性免疫缺陷综合症病毒,则被输血浆者必得此病。为防止不发生上述疾病,科学家用遗传工程技术,把人体血液中因子8的基因分离出来,再将这种基因植入细菌体内,让细菌按此基因,复制出因子8,并且加以提纯,这就是代用纯因子8。若把已知的遗传材料添加给酵母菌或者用组织培养的哺乳动物细胞,将会生产出更多的代用纯因子8。这样会使血友病甲型患者获得更为价格低廉、安全、有效的代用纯因子8。可以认为这是治疗血友病方法的一大进展。

电脑矫正脸形

颌骨错位会使人的脸部变形,通过电脑技术可以帮助病人恢复外貌。计算机模拟能够预先确定病人矫形后的外貌。为此,医生使用一种特殊的软件程序,这种程序能使用X线拍摄的头颅侧面像以数字形式输入计算机,并使它与病人的录像侧面像重叠。计算机可以计算出侧面像通过各种外科手术措施可能发生的变化,并且设计出病人相应的录像照片。这种预测非常准确。德国慕尼黑的颌面外科医院的病人在做完手术后,与计算机设计图像的偏差最大只有1.6毫米,用肉眼是看不出来的。如果整个面部由于颌的畸形而变得不规则的话,还可以采用三维立体平版印刷技术做手术。方法是首先用计算机X线体层照相机制作X线体层照片,然后用激光光束一层一层地使流质人造树脂变硬,使之出现清楚的三维头颅模型。外科医生将根据这种模型,研制手术方案。

单优种群丛

单优种群丛为优势种的植物群落类型概念之一,也称为优势种植物社会、优势种群落。F.E.Clements把具有优势种的顶极群落以及G.E.Durietz把多层群落的成层之一的均质的(至少具有相同的优势种)稳定群落各给与单优种群丛的定义,但一般则认为多层群落的某一层(普通为最上层)为优势种聚集的群落就是单优种群丛。因此,把单优种群丛看做最上层具有同一优势种的几个基础群丛的综合较为适宜。

单源进化

关于单源和多源的概念虽有各种问题,但单源进化一般是指生物物种由同一类型的祖先进化而来。与此相反的,多源进化则是指由几个类型的祖先收敛或平行地进化。实际上,物种间如无杂交,则物种的由来应是严格的单源系统,但对作为古人类学和古生物学的研究对象的化石标本物种的确定是相当困难的,明确讨论系统与亲缘二者的关系也是不可能的。关于物种以下的阶段有种种议论,例如认为现在的人种系统是由各地的原人和旧人直接发展而来的F.Weidenreich的学说等,就是多源进化学说。

单因子杂种

只有1对等位基因不同的两个(同质的)亲本所形成的杂种,称为单性杂种或单因子杂种。杂种按等位基因间的显隐性关系,完全或不完全表现出显性性状或中间型。从理论上说,可以期待整个杂种群体应都具有相同的基因型。杂种第二代在完全显性的时候表现出3∶1的分离比,在不完全显性的时候表现为1∶2∶1的分离比。

单壳类

单壳类亦称单板类,系软体动物门中新定的一纲。根据1952年荷兰探险船加拉瑟号在中美洲哥斯达黎加太平洋3750米深的海底采集到的贝和1958年维马号在秘鲁奇尔海沟5611~6324米的海底获得的贝而定名。该类动物具低平的圆锥形贝壳(长3~4厘米),乍看与腹足类的嫁槭等相以,但除胎壳扭转外,软体部亦完全左右对称,消化管也直行。具1列鳃叶的5对鳃和5对肾管(其中2对兼作生殖管),前后呈体节性排列,背腹肌3对位于头部,5对位于足。神经系与石鳖类相同,左右对称。体腔宽大而明显,无分节现象。以上诸点兼具软体动物和环节动物之特征,为所谓”失环“之一例,列作单壳类,后来发现,原来与此相同的贝壳均作为寒武纪、志留纪和泥盆纪的化石定为小皿贝(Tryblidium)和Pilina等名而作为腹足类的一种。

蛋白质空间结构图

大自然赋予每个蛋白质分子一个独特的结构,使它有高度的专一性;但蛋白质的基本结构是有规律的,多肽可能折叠的方式也是有限的。1957年,奥地利血统的英国化学家佩鲁茨和它的英国同事肯德鲁,发挥X射线衍射技术的无比威力,经过将近14年的努力,终于从分辨率6埃的电子密度分布函数得出鲸肌红蛋白分子的空间结构模型。这是一个不规则的几何形状,肽链螺旋盘来扭去,空隙中藏有一个血红素辅基,整个分子包含有153个氨基酸,2000多个原子,结构相当复杂。1962年,佩鲁茨又把更复杂的血红蛋白大体形状弄清楚了,它与鲸肌红蛋白的立体结构十分相似。随着科学技术的发展,同步辐射、强X射线源及镭探测器的使用,使测定蛋白质空间结构的时间比过去大大缩短了。

DAN与生命的创造

生命是一个不断复制和进化的过程,这个过程起始于DNA的复制。DNA在复制时,首先双螺旋逐渐解开,借助特殊的酶,以每条母链为模板,合成一条与它互补的子链。这就如同仿造楼梯一样,先把两扶手拆开作模板,用原料按模板原样各造一条扶手,然后配成两条双扶手螺旋形楼梯。DNA就是按照这种方式,照原来的样子一份一份地复制,从而保证了父辈的密码像拷贝一样准确无误地传给子孙。至此,千百年来一直困扰人们的遗传之谜被解开了。据统计,一个体细胞的全部DNA”螺旋楼梯“约为2米。若将一个人的全部DNA连接起来,可以在地球和太阳之间扯80个来回。就一个细胞来说,虽然DNA连接起来有2米长,但它的直径只有20埃(1埃等于10的负10次方米)。让我们设想一下:如果我们建造一个人的全套DNA模型,其螺旋直径为1米的话,则这模型的全长将会有100万千米,可围地球赤道转25圈。

DNA的复制

DNA分子的复制即被人们称为半保留复制假说:每个DNA分子双螺旋,先分成两个单螺旋,每个单螺旋再利用细胞中现成的嘌呤、嘧啶及酶重建失去的那一半。单链上腺嘌呤处接上胸腺嘧啶,单链上的胞嘧啶处就将配上一个鸟嘌呤。DNA的一个单螺旋在形成一个完整分子中起主导作用,新形成的DNA分子中,有一半是原有分子保留下来的。

20世纪60年代,日本的冈崎指出,DNA复制时,先是双螺旋拆成二个单螺旋,每个单螺旋都作为”模板“,在DNA复制酶(也叫聚合酶)的参与下,先分头形成一个一个片段(称冈崎片段),然后由DNA的连接酶把许多冈崎片段连接成一个长链。

动物细胞融合

1957年,日本学者冈田善雄在培养动物细胞时加入失去活性的仙台病毒,发现能使两个动物细胞融合,产生具有两个核的细胞。研究表明,很多不同种的动物细胞都能进行融合,形成杂种细胞。如人-鼠、人-兔、人-鸡、人-蛙、鼠-鸡、鼠-兔、鼠-猴,等等。细胞融合的具体步骤包括:

(1)细胞准备。分贴壁和悬浮细胞两种,前者可直接将两亲本细胞混合培养,后者需制成一定浓度的细胞悬浮液。

(2)细胞融合。加促融因子于将行融合的细胞之中,诱导融合。

(3)杂种细胞选择。利用选择性培养基等,使亲本细胞死亡,而让杂种细胞存活。

(4)杂种细胞克隆。对选出的杂种细胞进行克隆(选择与纯化),经过培养,就能获得所需要的无性繁殖系。

单食性动物

单食性动物指以特定种或属的生物为食物的有些极度狭食的动物,这种特性称为单食性。例如只选择特定的寄主的寄生、大多数的植食性昆虫、食蚁的食蚁兽和犰狳等。单食性动物的例子非常多。单食性动物主要见于无脊椎动物,尤其是昆虫和寄生虫。例如夹竹桃天蛾的幼虫仅吃夹竹桃的叶子;蜡蛾仅吃蜂蜡;某些甲虫以某种动物的粪便为食;鲶锚头鳋只寄生在鲶鱼体内;路氏锥体虫只生活在大鼠体内;等等。这些动物就是单食性动物。

动物细胞的全能性

英国戈登博士在1960~1962年,用有爪的非洲蟾蜍为材料,进行了细胞的核移植试验。他用紫外线杀死爪蟾卵细胞中的细胞核,再从非洲爪蟾的蝌蚪肠上皮细胞、肝细胞、肾细胞等细胞中取出细胞核,用一种特殊的细针将这些细胞核一个个送入事先用紫外线杀死了核的卵细胞中,具有体细胞和卵细胞质的”换核卵“也能与受精卵一样经过细胞分裂和胚胎发育的正常途径长成活蹦乱跳的非洲爪蟾。这个研究结果说明,动物的细胞核也是全能的。只要有合适的条件(在这些核移植试验中的合适条件就是卵的细胞质),核照样也能长成完整个体。由于决定生物体性状的基因绝大多数都在细胞核中,所以换核卵长成的个体就与提供核的生物体长得很像。

戈登的实验成功后,有人异想天开地想进行人的细胞核移植。他们认为,如果把大科学家爱因斯坦身上的细胞核移植到人的卵细胞中代替卵细胞中原来的那个核,那将会有许许多多与爱因斯坦非常像的科学伟人问世。动物细胞核的全能性研究伴随着核移植技术的发展而不断深入,随着细胞换核技术的不断完善,推动着动物新品种的改良和动物产品的发展和变革。动物细胞全能性研究的每一个成就,都为动物细胞工程的兴起和发展提供了理论依据和技术装备。细胞的核移植技术为良种培育开辟了新的途径。人类以往一直用有性杂交培育动物良种的方法,费力、费时。中国武汉水生物所用核移植法复制鲫鱼成功,意味着高效、快速、经济的育种技术将替代或补充传统技术。

第一家生物制药农场

马萨诸塞州波士顿的金泽姆转基因公司1994年5月2日宣布,它已开始开发美国第一家制药农场,培育用于商业化药品生产的遗传改性山羊。该公司董事长兼总裁吉姆·杰拉蒂说,该公司购置了这个农场,这是他商业生涯中的里程碑,因为它使”转基因技术从研究进入生产“。这是美国第一家通过重组畜奶进行商业性生产药品的农场。

这个农场的面积为6.72×105平方米,将饲养和培育多达1000头遗传改性山羊,在它们的奶中生产人体蛋白,初步计划将雇用12人。该公司预计,用转基因技术生产重组蛋白,费用将比传统蛋白生产方法低得多,而且资本密集度也小。这些蛋白有可能用于治疗各种疾病,如囊性纤维变性、多发性硬化、某些癌症和心血管病。

DNA分子双螺旋结构模型

DNA分子双螺旋结构积塑模型是一种采用优质彩色塑料原料制造的生物遗传物质脱氧核糖核酸(DNA)分子的装配式结构模型。本模型利用具有特殊形状结构的红、黄、蓝、绿四种色球(分别代表A、T、G、C四种核苷)和棕棒(代表磷酸P)五种零件,不仅可装配成具有双螺旋空间结构的DNA分子链,而且还可以直观地表达出DNA分子链的自我复制功能。这套模型可用来做分子生物学的教具,也可做中小学生的课外科学模型玩具。

单位膜

单位膜是包围在细胞外面的膜,在电子显微镜下观察,细胞膜可分为三层,内外两层为致密层,中间为一层不太致密的层称单位膜。

单位膜结构厚度一般为5~10纳米,主要由蛋白质与脂类构成。致密层相当于蛋白质成分,中间的一层由2层磷脂分子构成。蛋白质排列不规则,在磷脂双分子层的内外表面,并以不同的深度伸入到脂类双分子层中,有些从膜内伸到膜外。

蛋白酶k

蛋白酶k是一种枯草蛋白酶类的高活性蛋白酶,从林伯氏白色念球菌中纯化得到。该酶有两个Ca2+结合位点,它们离酶的活性中心有一定距离,与催化机理并无直接关系。然而,如果从该酶中除去Ca2+,由于出现远程的结构变化,催化活性将丧失80%左右,但其剩余活性通常已足以降解在一般情况下污染酶制品的蛋白质。所以,蛋白酶k消化过程中通常加入edta(以抑制依赖于mg2+的核酸酶的作用)。但是,如果要消化对蛋白酶k具有较强耐性的蛋白,如角蛋白一类,则可能需要使用含有1mmol/lCa2+而不含edta的缓冲液。在消化完毕后、纯化核酸前要加入egt(ph8.0)至终浓度为2mmol/l,以鳌合Ca2+。

豆类食物的抗癌性

豆类食物中,都含有一种蛋白酵素抑制剂。最近的科学研究发现,这种物质可以抑制肿瘤的生长。此外,大豆中所发现的生物异黄碱素和植物性雌激素,都具有防癌、抗癌的特性,甚至能切断癌细胞输送养分的新生毛细管,以阻止癌细胞的生长,使癌细胞得不到滋养而逐渐萎缩、死亡。常吃豆类,尤其是大豆制品,可以大幅降低妇女罹患乳癌的几率,对于改善妇女更年期症状,也大有助益。

断肢再植首次成功

1963年1月2日,中国上海市第六人民医院陈中伟、钱允庆等对一例右前臂下端完全性离断的手再植成功。这是世界上首次临床获得成功的断肢再植手术。患者是一位27岁的男性钳工,右前臂下端被巨大的落料冲床完全截断。再植手术开始时距受伤时间约1小时。右上肢近端和离断端进行常规准备和扩创,对骨端、肌腱、血管、神经组织修整后,接骨板和镙丝钉固定挠骨,精心吻合软组织。为防止术后环状挛缩,将皮下组织与皮肤呈”Z“形皮瓣缝合,然后患肢用石膏托固定。术后加强护理,注意观察皮肤温度和血液循环等。术后1~3周伤口全部愈合。术后3个月为防止骨不连接,行挠骨的挠侧的松质骨填植,同时进行神经与肌腱松解术,并取出套接尺动脉的塑料管。术后7个月检查结果,经技术鉴定,情况良好。患手能举重6千克,可执笔书写或执握茶杯等物。

随后,他们又在同年的11月26日和12月22日分别做了一例完全性撕断的左上肢再植和一例右手掌压断的再植,均获得成功。他们断肢再植的创举,为此后的断肢再植开辟了成功的道路。

DNA聚合酶

DNA作为遗传物质的基本特点就是能够准确地进行自我复制。在合成DNA时,决定其结构特异性的遗传信息来自其本身,必须由原来存在的DNA分子为模板来合成新的DNA分子。这种以自身DNA为模板,以脱氧核苷酸为底物催化合成新的DNA的酶称为DNA聚合酶。在微生物、植物和动物中都发现有这种酶,而且原核细胞和真核细胞所含的DNA聚合酶不只是一种。大肠杆菌中存在三种,分别称为DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;真核细胞中也分离出四种,分别称DNA聚合酶α、β、γ和线粒体DNA聚合酶mt。目前常用于基因工程的为大肠杆菌DNA聚合酶I和TDNA聚合酶4噬菌体感染大肠杆菌所得,而用于PCR扩增技术的多为耐热的Taq DNA聚合酶来自一种水生嗜热杆菌。

蛋白质工程

蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和动力学的研究,获取有关蛋白质物理和化学等各方面的信息,在此基础上利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造并分离、纯化蛋白质,从而获取自然界没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件的全新蛋白质的过程。

蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质,人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计,使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,在技术方面有诸多同基因工程技术相似的地方,因此蛋白质工程也被称为”第二代基因工程“。

蛋白质

蛋白质为遗传物质DNA的表达产物,是生命活动中最重要的物质。它们在活细胞中担任各种分解、合成、信号传递、运送等各种生命活动。每一类蛋白质都有各自固定的特征,这与它们的基本构成单位有关。蛋白质的基本构成单位是氨基酸。

低温器官移植

世界上对于人的器官移植问题还没有得到真正的解决。从供者身上移植的器官在体外存活时间大约只有3天左右,即使对移植器官进行处理和冷藏,最多也只能存活7天。

当前,采用上述技术,研究者不仅在家兔肾脏的保存方面取得了成功,而且在小鼠的肝脏及心脏的保存方面也取得了一定成就。研究者认为,从保存动物器官的成功到人的器官保存成功,已不存在更大的问题。

蛋白质工程的研究

蛋白质工程研究的内容十分广泛,大致可分为两方面:

(1)基因水平上的蛋白质改造。这是从根本上实现的蛋白质改造,也就是第二代基因工程。它不再是单纯的基因克隆和表达,而要求进一步的基因操作。基因融合得到的融合基因,可表达得到融合蛋白质,从而改变了蛋白质的结构和功能,或者改变了蛋白质合成的调节机理,从而克隆到已建立的表达系统中;定位诱变在基因水平上改变蛋白质一级结构,以调节蛋白质的高级结构和功能;DNA合成技术用于蛋白质功能片段多肽基因的合成,可创造结构和功能全新蛋白质。

(2)蛋白质修饰,即蛋白质翻译后的基因修饰。酶固定化技术在实践中已有广泛的研究和应用。蛋白质分子中基因的化学修饰和生物修饰,也是目前蛋白质工程研究中的一个重要课题。这种修饰往往为了延长蛋白质的稳定性;在临床应用中,延长蛋白质药物的生物半衰期,改变其免疫原性,提高它们对蛋白酶的抗性。

蛋白质的合成

1963年,美国洛克菲勒大学梅里菲尔德博士发明了一项新的蛋白质合成技术——固相合成法,蛋白质合成技术获得了飞跃的发展。这一技术是一种利用聚苯乙烯树脂颗粒表面拉长氨基酸长链的特殊方法。梅里菲尔德博士根据这种方法创制了全自动蛋白质合成装置,从此就能由机械来合成蛋白质了。

蛋白质与遗传

隐藏着生命蓝图的DNA分子不但能自我复制,而且还可以”指令“细胞合成自身生命活动需要的一切蛋白质。蛋白质再进而显示出生物体的一切遗传性状。生物的性状虽有千千万万,但它们都无不与蛋白质息息相关。

”蛋白质“是四大生命基础物质,即蛋白质、脂肪、糖类和无机盐中最重要的物质。因它看起来像蛋清,加热会凝固而称为”蛋白质“。蛋白质是一种高分子有机化合物,种类繁多,不同生物有不同种类的蛋白质,但是构成各种蛋白质的基本成分,只有20种氨基酸。

动物组织的培养

动物细胞工程的基础是动物的组织培养。动物组织培养的奠基人是美国生物学家哈里森。哈里森在1907年从蝌蚪的脊索中分离出神经组织,并把分离出来的神经组织”种植“在事先涂有蛙体淋巴的盖玻片上。种植时淋巴已凝固,然后把盖玻片倒放在另一块特制的凹玻片上,再在盖玻片周围用蜡封固。蝌蚪的神经组织在这种条件下居然能活好几周,开创了动物组织培养的先河,哈里森也因此被世界科学界公推为动物组织培养的开山鼻祖。动物组织培养技术,是从动物体内取出组织,模拟体内的生理环境,在无菌、适温和丰富的营养条件下,使离体组织生存、生长并维持结构和功能。

在动物组织培养的先驱者中,法国学者卡勒尔功不可没。他设计的卡氏培养瓶,自1923年用于培养鸡胚的心肌组织取得成功以后,30多年内,多种动物的多种组织都培养成功了。成功的因素中,卡氏培养瓶堪称第一要素。20世纪40年代,从事动物组织培养的各国科学家把研究的重点集中在培养基的改造上,把原来培养基中的动物血浆改成人工合成的营养物质,把原来的生长促进剂的胎汁改为动物血清。动物组织培养技术已成为动物细胞工程的牢固柱石。

电脑美容

法国研制出一种电脑消皱器,它的工作原理是:用一种比头发丝还细的针扎进皮肤,并输入一定量的电流,靠电脑的程序控制针扎入的深浅程度以及输入电流的大小。通过电流在皮肤深度的作用,增加面部肌肉的弹性,使松弛的皮肤重新绷紧,同时刺激细胞,使肌肉内部形成”扩充组织“,使皱纹变浅,直到消失。它一共有7个程序,其中一个程序可以吸收皮肤下淤积的毒素和水。这种电脑消皱器的操作十分简便,一般只需做3~5次就可见效,而且效果持久,以后每隔一年再做一次保养治疗就行了。

电脑医学成像技术

对脑部肿瘤病人进行确诊是很困难的,现在可以借助X光——CT得到脑部断层照片,从而得出准确的结论。脑部横断面的照片并不是照出来的,而是电子计算机算出来的。计算机将X光在各个脑部断层扫描后得到的信息,经这一系列数学运算,转变成人们熟悉并且直观的图像信息,最后反映在胶片上或屏幕上。计算机还可以利用灰度拉伸技术和假彩色技术使不易分辨病灶提高反差和上色,并且还能把它转换为三维立体图形。医生可以将这个三维立体图像旋转,从不同的角度进行观察;还可以从任意方向剖开,或去掉头盖骨的某个部分,以便多方位地观察肿瘤的位置、大小及与其他脑组织的关联情况,为选择最佳治疗方案提供依据。

除X光——CT技术以外,超声成像、核磁共振成像、放射性核素成像等,都为现代医学提供了先进的探测手段。尽管它们的探测原理、探测方法及探测部位各不相同,但是它们的成像过程,都是电子计算机图像技术的产物。

多肽激素

用新的生物技术开发多肽激素及活性多肽,主要都是单基因工程,相对来说比较简单,生产投入比较少,进展也比较快。20世纪80年代末用基因方法生产的多肽激素已有50多种,其中用于临床的已有10余种。自从1982年人胰岛素基因工程产品投入市场以来,生长激素、生长激素释放抑制因子、红细胞生长素等多肽激素药物也陆续商品化。这些激素的使用对调节人体发育、促进创伤愈合,治疗由肾病、风湿病引起的贫血、糖尿病、神经病,抗衰老以及呆小症、侏儒病等都有明显的疗效,给不少病人解除了痛苦,带来了福音。

DNA人胰岛素是医药上第一个投入使用的生物技术产品。1982年在美国推出后,美国约有一半,英国约有80%的糖尿病人使用它。虽然1987~1989年欧洲一度对DNA人胰岛素使用安全发生过争议,但美、英糖尿病协会和美国药品安全委员会都声明,糖尿病人毋需从人胰岛素改用动物胰岛素。

多普勒诊断仪

多普勒超声诊断仪包括多普勒听诊型诊断仪、超声多普勒脉象仪、超声多普勒血流测量仪等,是一种无创伤性的检查方法,应用于产科方面,检查胎儿心脏、胎儿和胎盘的血液循环;对心血管、颅脑、肝胆、胰腺、脾脏、肾脏、眼、腹部和盆腔肿块,浆膜腔积液、乳腺、甲状腺、肾上腺和膀胱以及周围血管类疾病作诊断。该仪器原理是,仪器的振荡部分发出一定频率的超声波,通过探头指向需要检查的部位。若界面向探头运动,回声频率比发射频率增高,当界面离开探头运动,则回声频率降低,它们之间的差数称为差频。差频的大小与界面的运动速度成正比。把多普勒信号检出加以分析及处理,经放大或检波或在示波器的荧光屏上显示出来,就可得出结论。

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