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2013-06-07 09:00
今日中学生(初一版) 2013年4期
关键词:叶绿体悖论发电

肥胖悖论

加拿大医学专家发现了支持“肥胖悖论”的新证据。他们仔细研究了艾伯塔省埃德蒙顿市6家医院的907名肺炎病人的医疗记录,结果发现体重正常患者的死亡率约10%,而肥胖病患者死亡率则约为4%。

所谓肥胖悖论,即肥胖未必缩短患者的预期存活时间,甚至在一些情况下可能产生“益处”。研究人员表示,此前研究主要证实“肥胖悖论”现象存在于一些慢性疾病中,而本次研究则证明这种现象在急性感染病例中同样存在。

一些研究人员认为,人们患了疾病之后新陈代谢会加快,身体需要消耗的能量和热量比正常时多。肥胖病患者存活率更高可能跟他们体内较高的营养储备有关,但详细机制尚待进一步研究。而另一些研究人员怀疑这与遗传有关,也许患有糖尿病、心血管疾病及其他慢性疾病的体瘦者更易携带变异基因而罹患疾病。无论对“肥胖悖论”作何解释,大多数专家都认为这使得我们对人体脂肪的作用需要再认识。

细胞计算机

最近,瑞士研究人员富塞内格尔等人在动物胚胎肾细胞内,制成了两种关键的生物数字电路:半加器和半减器,它们能分别加上或减去两个二进制数。这是迄今为止制成的最复杂的生物电路,有望用于组建细胞计算机。

现有的电子计算机利用电子的存在或不存在(分别用1和0表示)对信息进行编码,富塞内格尔等人则使用了细胞内自然生成的红霉素、抗生素和根皮素分子来对信息进行编码。这些分子能发挥输入的作用,在细胞内关闭或是开启相关反应。这一反应将导致红色或绿色荧光蛋白的生成,也标志着计算结果的产生。例如,在半加器所处的细胞内,两种分子同时存在将使其发出红光。这些反应的发生不会干扰细胞的一般功能,却允许它们在继续充当正常细胞的同时,也能表达计算机的二进制语言。

研究人员表示,细胞计算机比电子计算机更加灵活,因为负责信息传输的生物分子可以被其他生物分子取代,而传统的计算机只能局限于(单一的)电子信号。细胞计算机甚至可与电子计算机直接进行交流,由于二者具有同样的逻辑,科学家希望电子计算机能和细胞更好地开展对话。细胞计算机将有利于对生物各种生理机制的深入研究,也有利于开发治疗疾病的新方法。

体温发电

美国一家公司开发出可以用体温发电的设备。在最近的一次技术展览会上,研究人员展示了这种微型发电装置。它的外形像一个黑色的臂环,可以为电子手表、音乐播放器、手机等随身小电器充电。

体温发电的实质是温差发电。1821年,德国物理学家托马斯·塞贝克发现,在两种不同的金属所组成的电路中,当两个接触的温度不同时,电路中会产生电流。后来,人们开始尝试用这个发现来进行发电,这种发电方法被称为温差发电。目前主要用海洋表面和深处的温差来进行发电,发电规模还较小。

在绝大多数时候,人体皮肤和周围环境都存在一定的温度差,尤其是冬天这种差值更大。臂环状体温发电设备所能够感知的最小温差为0.5摄氏度,就是说它在绝大多数时候都可发电。这种设备能持续产生3~4伏的电压,可为隐藏在“臂环”下的一个薄片电池充电。在随身小电器需要用电的时候,可利用薄片电池中储存的电能。

热激反应

最近,中国科学院的研究人员郭房庆等人揭示了高等植物叶绿体是细胞启动胞内热激反应的信号源,首次建立了叶绿体蛋白的翻译效率和细胞核内热激转录因子之间的关系,证实了植物细胞存在热激反应的叶绿体逆向调控信号途径。

在全球变暖的过程中,生物尤其是植物会面临越来越严峻的高温环境。植物在高温环境中会产生热激反应,启动体内大量热激转录因子和热激蛋白基因的转录,从而维护细胞和叶绿体的稳定性。

所谓热激反应,就是某种生物处于高温环境下所产生一系列的适应性变化。热激反应是生物细胞保护的最原始机制之一,其中起重要作用的是热激蛋白。近年来,越来越多的研究证明,热激反应作为一种自然机制参与细胞保护,它不仅在炎热条件下保护生物,也在其他恶劣自然条件下、手术过程中以及同病原体的斗争中对生物器官进行保护。

研究生物的热激反应机理,可以进一步了解生物对高温环境的适应性机制是如何形成的。另外,研究热激反应可以用于培育转基因植物,让一些原本只能在温暖湿润环境中生存的植物在干旱高温条件下也能生存,从而改善干旱地区的生态环境。

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