DNA螺旋特性在仿生学中的应用

DNA 的螺旋特性在仿生学中的应用

DNA 的特性很多,从中选取其双螺旋结构的特性查找与仿生学相关的文献,可以了解到螺旋特性在仿生学中有较为广泛的应用。

DNA 双螺旋模型认为,必须由两股核苷酸碱基的任意排列顺序,来决定高度有序的DNA 三维结构。它由两条右旋但反向的链绕同一个轴盘旋而成,就像一个螺旋形的梯子,生命的遗传密码就可在梯子的横档上。这种螺旋结构模型,不但增强了生物自身的生存能力,也激发了人类的创造灵感。

2000多年以前,古希腊科学家阿基米德发明了螺旋式的水渠;我国古典哲理《易经· 八卦太极图》的图案也是螺旋形的;有的田径动运场、楼梯的设计是螺旋形的;在流体工程技术方面, 人们创造出了具有螺旋线形状的水轮机导管, 从而降低了水在导管里运输过程中的能量消耗;还有锄草机上的切刀也是按照螺旋线原理来设计的;建筑师们参照车前草叶片排列的数学模式, 设计出了新颖的高楼, 使高楼的每个房间都能获得最佳的通风、采光效果。 受到DNA 双螺旋结构的启发,新加坡的设计师设计了象征“生命延续,更新与生长”的新加坡双螺旋大桥。新加坡双螺旋大桥是世界上首个双螺旋的人行天桥。该桥的设计理念是让大桥呈曲线显示和两端的人行道联合在一起。用高强度的曲形双相钢代替螺旋线与直线,两者之间的连接采用焊接。

自然界中生物生存的能量绝大部分来自太阳, 树叶便是利用太阳能的最佳范例。植物中的车前子的叶片呈螺旋状排列, 其叶片夹角为137°30′30″,使所有空间被充分利用并得到了最充分的阳光。仿照车前子呈螺旋状排列的特征,匠心独具的设计师们构想出空间呈螺旋状排列的建筑,不但充分利用了空间,而且调节了日光辐射。

根据DNA 的螺旋特性,在一定条件下得出其结构参数,推广到自然界中的螺旋结构物体的参数方程,就可以求出物体在三维空间的数据点集,进而也就得到物体在三维空间的坐标,这样就描述出物体在三维空间的原轮廓。

由此可见, DNA 螺旋结构的仿生学可以应用在人们生活的方方面面, 随着科学技术的发展, 人类不断的探索和努力,DNA 螺旋结构必将更好的造福于人类。

参考文献:

[1] 赵文东,于振洋,詹永照. 构造螺旋结构推导物体的三维数据集. 洛阳工业高等专科学校学报, 第17卷 第2期 2007年4月.

[2] 亓萌,徐力立. 螺旋结构的启示. 建筑设计研究, 第25卷 第2期 2007年9月.

[3] 石建华. 生物螺旋结构的奥妙与应用. 生物学通报, 2007年第42卷 第9期.

[4] 叶青会,陶健,俞冬良,李忠学. 仿生学原理在空间结构中的应用. 结构工程师, 第26卷第3期2010年6月.

DNA 的螺旋特性在仿生学中的应用

DNA 的特性很多,从中选取其双螺旋结构的特性查找与仿生学相关的文献,可以了解到螺旋特性在仿生学中有较为广泛的应用。

DNA 双螺旋模型认为,必须由两股核苷酸碱基的任意排列顺序,来决定高度有序的DNA 三维结构。它由两条右旋但反向的链绕同一个轴盘旋而成,就像一个螺旋形的梯子,生命的遗传密码就可在梯子的横档上。这种螺旋结构模型,不但增强了生物自身的生存能力,也激发了人类的创造灵感。

2000多年以前,古希腊科学家阿基米德发明了螺旋式的水渠;我国古典哲理《易经· 八卦太极图》的图案也是螺旋形的;有的田径动运场、楼梯的设计是螺旋形的;在流体工程技术方面, 人们创造出了具有螺旋线形状的水轮机导管, 从而降低了水在导管里运输过程中的能量消耗;还有锄草机上的切刀也是按照螺旋线原理来设计的;建筑师们参照车前草叶片排列的数学模式, 设计出了新颖的高楼, 使高楼的每个房间都能获得最佳的通风、采光效果。 受到DNA 双螺旋结构的启发,新加坡的设计师设计了象征“生命延续,更新与生长”的新加坡双螺旋大桥。新加坡双螺旋大桥是世界上首个双螺旋的人行天桥。该桥的设计理念是让大桥呈曲线显示和两端的人行道联合在一起。用高强度的曲形双相钢代替螺旋线与直线,两者之间的连接采用焊接。

自然界中生物生存的能量绝大部分来自太阳, 树叶便是利用太阳能的最佳范例。植物中的车前子的叶片呈螺旋状排列, 其叶片夹角为137°30′30″,使所有空间被充分利用并得到了最充分的阳光。仿照车前子呈螺旋状排列的特征,匠心独具的设计师们构想出空间呈螺旋状排列的建筑,不但充分利用了空间,而且调节了日光辐射。

根据DNA 的螺旋特性,在一定条件下得出其结构参数,推广到自然界中的螺旋结构物体的参数方程,就可以求出物体在三维空间的数据点集,进而也就得到物体在三维空间的坐标,这样就描述出物体在三维空间的原轮廓。

由此可见, DNA 螺旋结构的仿生学可以应用在人们生活的方方面面, 随着科学技术的发展, 人类不断的探索和努力,DNA 螺旋结构必将更好的造福于人类。

参考文献:

[1] 赵文东,于振洋,詹永照. 构造螺旋结构推导物体的三维数据集. 洛阳工业高等专科学校学报, 第17卷 第2期 2007年4月.

[2] 亓萌,徐力立. 螺旋结构的启示. 建筑设计研究, 第25卷 第2期 2007年9月.

[3] 石建华. 生物螺旋结构的奥妙与应用. 生物学通报, 2007年第42卷 第9期.

[4] 叶青会,陶健,俞冬良,李忠学. 仿生学原理在空间结构中的应用. 结构工程师, 第26卷第3期2010年6月.


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