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第4章 C

传感器的应用

20世纪60年代后期,计算机开始用于发酵生产过程。在微生物工程发展的过程中,像电子计算机、发酵罐等各种设备和技术得到日益广泛的应用。由于新技术和新设备与传统的发酵相互结合,发酵工程才有了新的突破。为了跟踪和控制生物反应器中的化学反应过程,1981年,日本生产出第一台生物传感器,这是测定液化葡萄糖形成的酶的传感器。自此以后,世界各国竞相研究,由电脑控制的各种传感器正在不断涌现。

CT的问世

1971年,英国科学家汉斯菲尔德成功地设计出一种新型的诊病机,定名为X线电子计算机体层摄影机。

这种机器由X光断层扫描装置、微型电子计算机和电视显示装置组成,可以对人体各部进行检查,发现病灶。汉斯菲尔德和一位神经放射诊断学家一起,第一次为人体进行检查的对象是个怀疑患了脑瘤的妇女,结果在荧光屏上不仅现出了脑瘤的位置,甚至连形状和大小都清晰地显示出来,这一成功宣告了一个新技术的诞生。由于这个诊病机的全称过长,根据英文名简称为CT。

CT机投入到临床以后,以它高分辨率、高灵敏度、多层次等优越性,发挥了有别于传统X线检查的巨大作用。

虫菌体

接合菌纲的虫霉目的许多种中,可明显地看到菌丝分节成为一个个细胞的趋向。这些分节而形成的单个细胞称为虫菌体或菌丝小体。虫菌体通过分裂或出芽进行增殖,有时生成分生孢子柄,在其顶端形成分生孢子。烟灰色虫霉和弗雷森虫霉中,虫菌体彼此接合而形成接合孢子。

虫室

虫室亦称虫房。苔藓虫为多形性群体,其群体中普通个员的收容室,一般称为虫房。虫房壁由内包和外包组成,在各属种中具有固定的形态。表面有否棘等附属物和虫房口形状是分类学上的特征。苔藓虫个员还有卵房、鸟体头、振鞭体等。

虫荧光素酶

虫荧光素酶亦称发光酶,是催化生物发光的酶系的总称。它是光物质的冷水抽提物在氧中发光时,底物虫荧光素被消耗以后残余的对热不稳定的高分子成分。现在对萤虫相海萤以及发光细菌的虫荧光素酶结晶物的研究得最多。它们属于加氧酶,不含金属和辅酶。对于发光,有的酶必须以ATP等作为辅助因子,有的则不需要。其发光机制等已了解到可因种的不同而有很大的差异,虫萤光素酶具有高度的特异性,一般仅作用于来自近缘种的虫荧光素。当然,萤虫、海萤的酶是不能互相代替引起发光的。海萤的虫荧光素酶在干燥状态下相当稳定,可以保存。

出生前诊断

出生前诊断是了解子宫内胎儿状态的方法,又可称为子宫内诊断。在妊娠的较早时期(妊娠10~20周),进行羊水穿刺,应用浮游在羊水中的胎儿的细胞,可以对胎儿的性别、染色体异常以及其他许多种先天性代谢异常作出诊断。在这个意义上亦可称之为羊水诊断。

雌卵

雌卵亦称为夏卵,是轮虫、水蚤等进行异型有性世代交替的动物在单轮回时,于春、夏比较良好的环境条件下,由雌虫(孤雌生殖雌虫)进行二倍体孤雌生殖时所产的卵,发育后成为雌体。由于仅仅完成了第一次减数分裂,还未进行第二次减数分裂,所以染色体数还未减半,仍为2n,这与雄卵和冬卵染色体数为n是不同的。轮虫一次产卵数雌卵为1~2个(但晶囊轮虫为4~8个,水轮虫为35~45个),雄卵为10~16个,冬卵仅1个,卵黄量的总和都大致相等,而从一个卵的大小来看,则以雄卵为最小,冬卵为最大。雌卵是椭圆形的,卵膜薄而透明,从形态上也能与雄卵和冬卵区分开来。水蚤卵巢中由4细胞群形成1个雌卵,其中1个是生殖细胞,其他3个是卵黄细胞并为前者所吸收。与此相反,冬卵则是由1条卵巢管的所有细胞形成的1个卵。

雌雄同体现象

雌雄同体现象是雌雄异体现象的反义词。即在一个动物体中雌、雄性状都明显的现象。雌雄同体有两种情况,一种是同时具备精巢和卵巢,另一种是具有两性腺体。通常仅指正常的现象而言,与间性和雌雄镶嵌现象等假雌雄同体现象是有区别的。在雌雄同体现象中,雄的机能或性状(雄性)和雌的机能或性状(雌性)如果同时存在,称为常期雌雄同体现象(如蚯蚓);雄的性状和雌的性状如果出现的时间有先后,称为邻接雌雄同体现象(如牡蛎)。雌雄同体现象在各低等动物中为数很多。一般认为与雌雄异体现象相比是属于原始的性别类型。但相反的例子也有,如软体动物中的豉虫,这些动物从雌雄异体再变化为雌雄同体,因此称为次生雌雄同体现象。

雌激素与前列腺癌

在20世纪30年代前后,美国生理学家多伊西等人从孕妇尿中分离出雌素酮,有人给雄鼠注射雌素酮引致了乳腺癌。哈金斯在这一科学发现的鼓舞和启发下,对前列腺癌进行了研究。他在研究中发现前列腺癌的发病与血液中含有某种一定量的内分泌激素有关。

首先,他对人类精液中所含的无机磷和果糖进行研究,但因从人体中取得前列腺和精囊的分泌液很难,他就用狗做试验,取得了满意结果。之后,他给狗做了睾丸切除术,发现术后狗的前列腺萎缩,分泌功能消失,给予睾丸酮,情况则明显改善。于是,哈金斯想到用雌激素来控制前列腺癌。经过反复实验研究,他于1941年把雌激素用于临床,对首批属于晚期前列腺癌,而且都有转移的患者进行治疗。经用睾丸切除术,或用雌激素,或者两者兼用,使奄奄一息的患者迅速好转起来,肿瘤缩小,甚至消失。改善了患者的主观症状,疼痛减轻,食欲增进,体重增加,血浆中升高的酸性磷酸酶活性恢复到了正常水平。用雌激素治疗前列腺癌,即能控制癌细胞的生长,又能保持男性特征,既安全又可靠,因此,一直延用至今。美国医学家查尔斯·哈金斯因在攻克前列腺癌方面取得的卓著成就,与劳斯同获1966年诺贝尔生理学和医学奖金。

产孢丝

产孢丝是红藻类果孢受精后由其直接生出的细胞丝,或从以连络枝连接的助细胞产生的细胞丝。有的在产孢丝顶端形成果孢子,有的是构成产孢丝的全部细胞变成果孢子。从生活史来看,相当于果孢子体。

颤毛幼虫(钩头幼虫)

假叶目的某些绦虫类(如孟氏裂头绦虫、阔节裂头绦虫),从卵壳出来的幼虫(如六钩幼虫)在胚壳上密生长的纤毛,在水中自由游泳,进入第一中间宿体内。这种特殊的六钩幼虫称为颤毛幼虫或钩头幼虫。

重寄生现象

重寄生现象系指寄生物再寄生于寄生物的现象,亦称高次寄生。根据重寄生物在其寄生食物链上的位置,将寄生于初次寄生物上者称为二重寄生物,而寄生于二重寄生物上者称为三重寄生物。昆虫类之捕食寄生所致的重寄生中,大多只有最高次的寄生物能继续生存。同种寄生为重寄生之特殊类型,即同种的另外个体寄生于寄生物上之现象。众所周知,介壳虫总科的某些种,其雌体为介壳虫之初次寄生物,而雄体为寄生于同种之雌性上的二重寄生物。

查尔加夫规则

英国生物化学家托德根据实验结果得出四种核苷核的连接方式:两个相邻核苷酸的糖分子由一个磷酸连接着,因此,核酸分子中贯穿着一个”糖—磷酸“骨架,由这个骨架伸出嘌呤和嘧啶,每一个核苷酸都伸出一个。在很长一个时期内,核酸在遗传中的重要作用没有受到应有的重视,在研究中被忽视了。一些科学家一直把蛋白质作为生物性状表现的工具,认为核酸是通过蛋白质起作用的。直到20世纪40年代末至50年代初,才发现核酸不但能水解而分裂成碱基片段,而且可以用一系列测定技术,根据碱基移动速度进行定量分析。1950年,美国的生物化学家查尔加夫用纸层析法分析了脱氧核糖核酸的组成成分,发现:不同来源的脱氧核糖核酸(DNA)分子中,嘌呤类核苷酸的总数总是与嘧啶类核苷酸的总数相等,腺嘌呤核苷酸(A)的数目总是等于胸腺嘧啶核苷酸(T)的数目,鸟嘌呤核苷酸(G)的数目等于胞嘧啶核苷酸(T)数。即A=T、G=C、A+G=T+C。这个发现被称为查尔加夫规则。

充尾幼虫

充尾幼虫亦称为实尾幼虫,系只需一个中间宿主的多节绦虫类的幼虫类型之一(囊虫),存于中间寄主体内。它和一般囊尾幼虫一样没有充满液体的尾胞,其内翻倒悬的头节收藏在球状的实体中,当被寄主摄食后,则将头节翻转过来,吸附于寄主的肠壁上,会不断生出新节片而长成成体。

出汗

人的汗腺最发达,人的出汗可分为两种:

(1)温热性出汗是由外界温度升高而引起的,一般除手掌和足趾以外,全身其他皮肤都会出汗,通过出汗发散热量调节体温。夏天坐着工作,每天的发汗量约为300克;体力劳动时可提高10倍;(2)精神性发汗是由精神兴奋或痛觉刺激等原因所引起,发汗主要见于手掌、足趾和腋窝3个部位。在恒温动物中,山羊和兔都不出汗,猫和狗仅在足趾、牛和猪仅在鼻端出汗。这些不出汗的动物是通过浅促吸呼散热来调节体温的。马、驴、骡几乎全身都出汗;除趾球以外的汗腺都属于顶浆分泌腺;在人类,仅限于腋窝部位有顶浆分泌腺,其他全是外分泌汗腺。动物足趾的出汗,认为在捕捉猎物时可防止滑脱,是生活上的适应现象。汗腺的分泌神经是交感神经,是胆碱能神经纤维。出汗中枢因动物而异,有的在脊髓,有的在丘脑下部(温热性出汗)等。人的精神性出汗中枢推测是在大脑皮层。汗液约含0.2%的氯化钠外,还含有K+、丙酮酸、乳酸、糖、肌酸酐和氨等。

超低温冷冻装置

超低温冷冻装置是对人体内指定部位进行冷冻的装置,可用于治疗肿瘤和诊断痴呆症。此装置为三重管构造,内管顶端装有探头,它将极低温度的冷冻剂送到需要治疗的部位,对病灶进行冷冻治疗;内管和中管之间的环状管用于排气;中管与外管之间为真空绝热构造。此装置的工作温度为零下190℃,用液氦作冷冻剂则可达零下260℃。这样的低温,足以使肿瘤细胞冻结坏死,因此可治疗肿瘤。此装置很精密,可对微小病灶进行超低温冷冻,而对其他部位却不产生任何影响。

超声诊断

声波是一种机械能的表现形式。声源每秒振动的次数叫频率,一般用赫兹表示,符号为Hz。频率在20000Hz以上的声波即为超声波。超声波本身有一定的方向性;超声波在传播过程中要发生反射、折射以及多普勒效应等;超声波在介质中传播时,发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官,会发生形态及强度各异的反射,声束通过肿瘤组织,声能的吸收和衰减现象也比较明显,由于人体组织器官的生理、病理、解剖情况的不同,对超声的反射、折射和吸收衰减各不相同,超声诊断就是根据这些反射信号的多少、强弱、分布规律来判断各种疾病。医用诊断超声波的发生与接收,均由特制的探头来完成,它能把电能和声能互相转换,声检查法(简称A超),B型超声诊断(简称B超),M型超声诊断以及用于检测人体心脏功能的超声心动图,超声多普勒诊断,也叫D型超声诊断,等等。所有这些诊断及其诊断仪对于疾病诊断无疑是带来很大方便和科学依据,但超声诊断也有一定限制。因之,在临床使用当中,要结合临床和其他诊断技术资料,综合判断,以期得出正确的诊断,求得正确治疗并取得满意疗效。

从遗传因子到基因

自从1900年三位科学家戏剧性地同时发现了孟德尔那篇遗传学论文以后,遗传学成为生物学家的研究热点,许多生物学家投入了对生命遗传秘密的进一步探索之中。

1909年,丹麦植物学家和遗传学家约翰逊将决定和控制生物的遗传和变异的内在的某种细微因子称为”基因“,他觉得孟德尔假设中的”遗传因子“概念使用不方便,”基因“意思是最基本的因子,比”遗传因子“更能反映出事物的本质。但在当时,科学家们并不能实际了解”基因“到底是什么东西,也无法亲眼看见这个神秘的小东西。超高压电子显微镜超高压电子显微镜一般指电子线加速电压在200千伏以上的电子显微镜。现在是制作3000千伏的超高压电子显微镜。普通的电子显微镜可用于观察100纳米极薄的材料,而使用超高压电子显微镜就能进一步观察到更厚、更硬的材料。因为是超高压,所以可减少由电子线的非弹性散射对材料的损害,因而能观察到接近自然状态的材料。电压越高,电子线的波长就越短,因而提高了电子显微镜的分辨率,就有可能在分子水平或原子水平上观察生物体的结构因素。