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学习

自然如何生成光

首先,让我们首先回答一些我们想要回答的问题。

  1. 荧光生物中的什么物质可以发出光?
  2. 这些生物如何能够生成这些可以发光的物质?
  3. 我们怎样制作这些生物荧光物质,从而应用到玩具中去?

1. 自然光化学 Basic-Chemistry---H2O-ch

step-1-what-makes-bioluminescence自然如何生成光?生物荧光是两种蛋白质和氧的一种特殊化学反应。蛋白质是一种非常特殊和复杂的分子,它是建立生命的基石。从某种程度上而言,生物荧光反应就如同氢氧反应生成水一样(如右方所示),然而,在生物荧光化学反应中,产生的能量是以发光的形式释放。

物质=任何你可以碰触的实体

Bioluminescent-Reaction---purple-ch

 

2. 自然光生物学

step-2-making-proteins好吧……所以生物荧光需要特殊的蛋白质。蛋白质是如何生成的?经研究,蛋白质是在细胞中产生的,此外,每一种生物都是由不同种类的细胞所构成的。让我们更为仔细的看一看这里流程(如下所示)。
Steps-of-Making-a-protien---With-Sally---standalone-ch

 

当然,不是所有的生物DNA都含有生成生物荧光蛋白质的基因(或配方),但是对于那些有这种基因的生物,生成这种蛋白质的方法和其他类型的蛋白质并无差异。

3. BioToy如何制作生物荧光蛋白质

借助自然工艺

beaker-small当我们尝试找寻能发出最亮荧光的生物时,我们发现了很多令人惊叹的发光水生动物,但是一种称之为Gaussia Princep的小型桡足动物,它发出的光要比其他动物更亮。由于它体态很小,又生活在深度超过2000英尺的海洋中,找到它绝非易事,然而,定位它的发光基因则更是难上加难。在它的DNA中,基因数超过30000个,我们逐个甄别,花了大量的时间才找到该基因。我们已找到该发光基因(或生物荧光配方)后,我们就开始找寻方法,如何制作我们自己的生物荧光蛋白质……

我们找到发光基因后,我们使用了一种称之为表达性克隆法(expression cloning)的技术,从而复制这种蛋白质。再次使用Sally的例子,该流程就好像给Sally一些有蛋糕配方的新书籍,并让她开始出售蛋糕。而我们的实际情况就是,将这一发光基因插入到安全且健康的组织中,该组织能够理解这一基因的作用,生成大量的蛋白质。即使生成蛋白质后,我们也要确保它具有合理的形态。因为,如果不是这种情况,蛋白质就不会发光。蛋白质形态构造的过程称之为蛋白质折叠(folding)。经过多年的尝试和失败,我们最后才成功构造出想要的形态。现在,我们可以大量生产这种蛋白质。