第四届生物建模大赛微信投票开始

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  微小世界的主角

欢迎大家来到模法世界之刻画入微直播间,一年一度的生物建模大赛正在火热进行中,还不快来给小伙伴儿们的作品微信刷票投票吗?那就先一起来欣赏一下大家的作品吧!

  提起细菌人们首先想到的是导致疾病、残害人命的病原菌,事实上病原菌只是细菌的一部分,大多数细菌能给我们带来很大的好处,生产味精、积累氮肥、净化环境都离不开细菌。

1.陈晶茹吴涵:诺如病毒(又称诺瓦克病毒)

  细菌是一类构造简单的单细胞生物,个体极小,必须用显微镜才能观察得到。它没有成型的细胞核,只有一些核质分散在原生质中,或以颗粒状态存在。所以,科学家们称它们是原核生物。

你,得过胃肠炎吗?如果你的回答是有过,那可能这个小家伙就是罪魁祸首诺如病毒。而当论文里的数据与skethbook 碰撞,我们没有想到,球体的对称结构,杯状凹陷,这个给人病患与痛苦的小家伙竟然有这样一副美丽的面容。

  细菌的种类繁多,而且分布极广,地球上从1.7万米的高空,到深度达1.07万米的海洋中到处都有细菌的踪影。

2.石金田贾鹏郭豪玉:噬菌体

  凡是与空气接触的物品就会带菌,而细菌遇到有充足养料之处就能很快地生长繁殖。通常动物在出生或孵化前,体内是无菌状态的,然而在出生过程或孵化时很快地污染了母体或卵壳上的细菌,因而在极短的时间内,细菌就会布满其全身。这些细菌绝大多数是有益的,比如人和动物肠道中的细菌能协助分解某些食物。动物体内的组织通常是无菌的,除非病时被病原菌侵入。

噬菌体(phage)构造分头部、颈部和尾部3部分。头部呈二十面体,内含遗传物质DNA;颈部包括颈环和颈须;尾部由尾鞘、尾管、基板、刺突和尾丝组成。

  细菌不仅种类繁多,它们的长相也各有不同,通常我们把细菌依它们的外形区分为4个类群:球状的细菌称为球菌,长圆柱形的称为杆菌,细胞略呈弯曲或弓形的称为弧菌,呈螺旋状的称为螺旋菌。

噬菌体在发酵工业中有极大危害,在生产过程中的噬菌体污染会造成几十上百万的经济损失。但是,噬菌体在检测技术上也有广泛的应用前景,可用于细菌的鉴定和分型、检测和控制致病菌、噬茵体展示技术等等。

  在球菌中,有的独身只影,称为单球菌,如尿素小球菌;有的成双成对,称为双球菌,如肺炎双球菌;有的四个菌体连在一起,称为四联球菌,如四联小球菌;有的八个菌体选在一起,似“叠罗汉”,称为八叠球菌,如藤黄八叠球菌;有的像一串串链珠,称为链球菌,如乳酸链球菌;也有的菌体不规则的聚集在一起,像一串串葡萄,称为葡萄球菌,如金黄色葡萄球菌等。

因此对噬菌体的研究具有重要的意义,本小组以此为出发点,制作噬菌体3D和实体模型。

  杆菌,又分为长杆菌,如乳酸杆菌;短杆菌,如谷氨酸生产菌A.S1299;中型杆菌——介于长杆菌和短杆菌之间,如大肠杆菌等。有的杆状菌体能连在一起,称为链杆菌,如炭疽杆菌;还有的杆菌体能长出侧枝,称为分枝杆菌,如结核杆菌。

3.臧云娇

  在弧菌中,最有代表性的就是霍乱弧菌。在螺旋菌中,常见的是口腔齿垢中的口腔螺旋体。除了这4类菌外,还有一类丝状细菌,其杆状菌体连成长链,外面围有共同的粘质衣鞘,形成丝状或毛发状,叫鞘衣细菌,这类菌常见于下水道或其他有机质丰富的水中。

在一个个微生物的边缘,一条条丝线旋转,缠绕,彼此连结着对方,联结成一个系统,一张网络。

  如果我们把细菌切开来观察,细菌的最外层是结实的保护层,称为细胞壁,它包裹着整个菌体使细胞有固定的形状。其主要成分是肽聚糖。细胞壁的里面是一层薄而柔软的富有弹性的半透膜——细胞膜,它是细胞内外的交换站,控制着细胞内外的物质交换。细胞膜是由脂类、蛋白质和糖类组成的。细胞膜包裹着细菌的所有生命物质——细胞质,这是由一团粘稠的胶状物质组成,内含各种酶系统,是生化反应的场所,也是贮藏代谢产物的“仓库”。其化学组成主要是水、蛋白质、核酸和脂类等。在细胞质内,细菌具有一个核区,不过,这种“核”和高等生物不同,它没有核膜围绕,只是由遗传物质卷曲缠绕而成,其化学组成主要是核酸。

4.刘璐瑶刘思琪:酵母菌

  有些细菌除具有一般结构外,还具有特殊的结构:荚膜、芽孢、鞭毛。

酵母菌是一种单细胞真菌,是一种兼性厌氧菌。它的形状多种多样,有球形、卵圆形、椭圆形等等,它是人类直接食用量最大的一种微生物。

  某些细菌的细胞壁外,有一层粘液状、像果冻般的荚膜,具有保护细菌的功能,以阻抗细菌周围的化学物质的侵害。因此有荚膜的细菌不易用药物杀死。荚膜的成份因细菌而异,大多数是多糖或多肽。

而我们选择画酵母菌的原因,不仅仅因为小小的它非常可爱,更因为酵母菌在生活中有着叫广泛的应用,平易近人!比如,我们在蒸馒头的时候会用酵母来发面,是我们的馒头更蓬松,柔软,这是利用了酵母菌在呼吸时产生了二氧化碳;与我们专业紧密相关的酿酒也会用到酵母,因为酵母在无氧呼吸时会产生酒精。而我们,将酵母菌作为参赛作品,也是想为了能让大家更好的了解酵母菌的结构。

  某些细菌在其生长的一定阶段,于营养细胞内形成一个圆形或卵圆形的内生孢子,称为芽孢。芽孢是细菌的休眠体。其含水量低,壁厚而致密,对热、干燥、化学药剂的抵抗能力很强。因此,在食品、医药、卫生、工业部门都以杀死芽孢为标准来衡量灭菌是否彻底。芽孢能脱离细胞独立存在,在干燥情况下能活10年之久,当条件适宜时,芽孢就发芽长成新的菌体。但是,芽孢并不是细菌繁殖后代的方式,因为一个菌体只能产生一个芽孢。细菌繁殖后代并不像动物那样是由老子生儿子。它们极为简单,是由一个菌体直接平分就变成两个,两个继续平分就变成四个。因此,很难分清楚它们谁是老子,谁是儿子。在应用中,把它们的菌体细胞分裂一次叫做繁殖一代。

5.一池塘鱼组余施雨唐梓桐王璐艺

  细菌的繁殖速度一般来说相当快,据科学家计算,按每20分钟细菌分裂一次,1小时后一个细菌可变成8个,2小时就可以变成64个,24小时内可

真菌虽小,但很有用!

  -13以繁殖72代,即40多万亿亿个细菌。如果按一个细菌重1×10克计算,那么,24小时内一个细菌所形成的菌体重量将是4000多吨。当然,这种繁殖速度是我们人为计算出来的。实际上,微生物即便在人工提供的最理想的条件下,也很难维持很长时间。因为随着微生物数量的急聚增加,营养物质很快就会被消耗掉,出现“饥饿”现象。同时,在微生物新陈代谢的过程中,也产生了大量的代谢产物和废物。这些代谢产物和废物达到一定浓度后,就会抑制微生物的生长和繁殖。限于当前的技术条件,我们还不能完全做到及时地供给微生物所需要的营养,也不能及时地把微生物的代谢产物取出来。

6.吴慧雯:蓝色的鞭毛虫

  在大自然里,微生物生长繁殖的速度就更慢了。因为外界环境条件复杂,因素多变,微生物往往由于营养缺乏,温度不适,氧气不足,过酸过碱等,使生长繁殖停止,甚至死亡。即使这样,微生物生长繁殖的速度在生物界里还是绝对冠军。我们把微生物繁殖速度快的这一特性用于生产中,为人类创造了不少的财富。

我的这个作品的灵感来源于鞭毛虫。作为一种具有典型外观的微生物,鞭毛虫最显著的特点就是它的鞭毛。

  例如,在酒精生产中,人们利用黑曲霉把淀粉糖化,再利用酵母菌把糖变成酒精。一支小小的试管斜面上的黑曲霉,经过4天扩大培养后,可得到液体曲30吨。利用这30吨液体曲能糖化500吨淀粉,再利用酵母菌经过不到3天(67小时)的发酵,就可得到200吨酒精。

我选择用粗细两种线在塑料瓶的尾端做出鞭毛由粗到细的效果,并在瓶身上刻出尖刺作为鞭毛虫上较小的侧鞭毛。

  有些杆菌和弧菌,在菌体上还能长出很细很长的丝状物,它能帮助菌体运动,我们称它为鞭毛。如果你用牙签挑一点自己的牙垢,在载玻片的一滴水中,涂抹一下,放在显微镜下观察,你可以看到许多运动着的细菌,它们不停地向各个方向挤、推、碰,在整个视野中乱串,很是热闹。只有长鞭毛的细菌才能运动,鞭毛菌运动的速度相当快,每秒钟可达200米,相当于菌体长度的50~100倍。

在塑料瓶内,我用两个塑料袋注水后嵌套,体现出鞭毛虫具有细胞壁和细胞膜结构,以小橡皮球作为它的细胞核,以切碎的橡皮作为其他细胞器。为了区分内外双层结构,我选择在内层滴加蓝色墨水,这也是我作品名字的由来。

  鞭毛是深植于细胞质中的运动器官,由于鞭毛的旋转,可使细菌迅速运动。一般的鞭毛菌,主要在幼龄时可以活跃运动,衰老的细菌,鞭毛易脱落,因而失去运动能力。鞭毛的长度可超过菌体若干倍,而其直径却只有细胞直径的1/20,因此,不经特殊染色,在普通光学显微镜下难以看到。

  1. 陆雨洁 杨欣雨

  通常球菌没有鞭毛,杆菌中有的有鞭毛,有的没有鞭毛,有的生长的某一阶段有鞭毛。弧菌和螺菌都有鞭毛。有的细菌不借助于鞭毛运动,如螺旋菌就是借助于细胞中有弹性的轴丝体伸缩而使菌体运动的。

这幅作品是用绘图软件Auto CAD绘制出来的,内容是人体内的细菌被吞噬细胞及B细胞消灭的过程,同时体内也有一些对人体有益的菌类存在。

  地位难定的病毒

  1. 蝌蚪形噬菌体杨欣宇

  生物界是包罗万象、类型多样的有生命的世界。从千姿百态的虫、鱼、鸟、兽,到五彩缤纷的菌、藻、草、木,它们以地球为家,水生土养陆栖空游,生生不息,洋洋大观。这个有生命的世界是如何演变的?有多少物种?各种物种之间存在着何种联系?这个问题历来受到人们的普遍关注。

我很贫穷

  关于生物界的系统联系与分界有多种提法。古希腊的亚里士多德,将生物界化为动物和植物两大类。以后德国学者海克尔从进化的观点出发,在动、植物之外推演出原生生物界,以包括低等的单细胞生物,这是三界分法。本世纪以来,随着微生物学研究的逐渐开展,按照生物发生史和生物学原理,细菌与植物合为一界已很不合理。1969年魏泰克首先提出了五界系统。

除了核酸和蛋白质外一无所有

  “五界分类系统”同沿用近两个世纪的“两界分类系统”相比,无疑是一项巨大的、革命的进展。但由于仍未摆脱以有细胞形态的生物为分类对象的传统观念,致使一些非细胞形态的生物在该系统中没有得到应有的地位和反映。因此,在1969年以后曾有人提出应成立“病毒界”的建议,以便能更好地反映出生物界的全貌。

我也很富有

  1979年,我国陈世骧提出了他拟定的“六界分类系统”。他的“六界分类系统”是在界的前面设立总界,即:真核总界、原核总界和非细胞总界,而把“病毒界”置于非细胞总界中。但这一合理建议似未受到人们的重视。

将宿主细胞的原料据为己有

  病毒这一类非细胞形态的生命物质与我们的生命活动及工农业生产密切相关,对于病毒的研究已成为一门独立的学科。

我的形态不一

  病毒是一类个体极其微小的个体,通常用纳米作为测量其大小的单位。某些最小的病毒,其直径只有20纳米左右,比最小的细菌还要小100多倍,不用说我们用肉眼看不到它们,就是放在普通光学显微镜下也很难看到,只有在放大到几万倍到几十万倍的电子显微镜下,人们才能看清它们的真面目。

有时我化为蝌蚪

  然而,在用电子显微镜最后看到病毒以前的几十年前,人们就已猜测有病毒的存在了。巴斯德在研究狂犬病的时候,在人体内没有发现可能引起这种病的生物。但是,巴斯德并不认为他关于疾病由病菌引起的学说不正确,而认为一定是这种病的病菌太小,所以没法看到。他的推测是正确的。

有时我长成细杆

  1892年,俄国的细菌学家伊凡诺夫斯基曾研究过一种使烟叶生斑点的

有时我也会变成微球

  “烟草花叶病”。他发现,把感染了的叶子的液汁滴在健康的烟叶上,就能使后者传染上这种病。为了抓到这种病的病菌,他用孔隙细小到连最小的细菌也通不过的陶过滤器来过滤液汁。可是过滤后的液汁仍然具感染力,伊凡诺夫斯基当时认为,他的过滤器一定出了毛病,使得病菌通过了。

有人爱我

  1897年,荷兰的细菌学家贝杰林克,重复了这个实验,得到了同样的结果。于是,他断定病原菌很小,小到能通过过滤器。他把病原菌称为“滤过性病毒”。直到1935年,美国的生物化学家斯坦利从烟草的提取液汁中获得了病毒的结晶,证实了病毒的存在。

因我能帮助人类治疗疾病

  本世纪30年代末,电子显微镜的发明,使人们看清了病毒的模样。

有人恨我

  原来,病毒的结构非常简单,它们无细胞结构,主要是由核酸和蛋白质组成的。核酸只有一种类型 (DNA或 RNA),这是它与其他微生物的区别。核酸位于病毒颗粒中心,构成核酸蕊子,外面则由蛋白质构成衣壳。有些病毒的衣壳外,还有一层包膜包裹,称为被膜,被膜上有刺窦。核酸是病毒遗传变异和具有感染性的物质基础。

因我使工业生产遭受损失

  由于病毒的构造过于简单,甚至连生活中需要的最起码的酶系统都不完备,又不含水分,所以病毒缺少独立生活的本领,只有钻到别的生物的活细胞内,依赖于宿主细胞进行复制、繁殖。脱离宿主细胞便不能进行任何形式的代谢,在体外不具备任何生命特征。

悄悄告诉你,我是噬菌体

  病毒的种类很多,一定种类的病毒只能寄生在某种特定的细胞中才能生活。在生物界中,不论是动物、植物、还是细菌、放线菌,都可作为病毒的寄主。根据寄主的不同,可过把病毒分成3种:

9.伍文婕

  寄生在动物细胞里的病毒,称为动物病毒。如人的天花、麻疹、流行性感冒病毒,以及马的传染性贫血病,鸡的瘟疫等等。

我的作品是人体内部六种不同类型的细胞图以及这几种细胞的功能与构造,它们分别是巨噬细胞,树状细胞,T细胞,肥大细胞,巨核细胞,癌细胞。

  寄生在植物细胞里的病毒,称为植物病毒。如大豆花叶病、烟草花叶病、水稻矮缩病等。

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