《超越学科的认知基础》2015颜峻学习报告-第十二周
目录
第十二周作业
关键词
- 城市交通
- 城市交通网络
- 航空运输
- 公路运输
- 铁路运输
- 水路运输
- 管道运输
- 细胞骨架
- 马达蛋白
- Myosin
- Kinesin
- Dynein
- COPI
- COPII
- Clathrin
- Endoplasmic Reticulum
- Golgi
- Endosome
- Endocytosis
- Exocytosis
- Endocrine
- Elctrical signal
- Chemical signal
- 城市交通中心
- 城市功能区
- 城市模块化
本文
城市交通
城市交通从大的层次上可以分为航空运输、公路运输、铁路运输、水路运输、管道运输。上述五者各有优劣之处，形成错综复杂的需求和交通网络。具体见下表
在日常的生产生活中，人们需要根据需求选择合适的运输方式，当运输量小，时间短的时候选择航空运输，运输量小，时间要求不太高的时候可以选择公路运输，如果要求运输量大，对时间要求不高的时候选择铁路和水路运输，长时间持续运输则选择使用管道运输。
细胞运输
在细胞中，细胞对不同的运输需求也会做出反应并且选择合适的方式进行运输。现以细胞中常见的运输方式进行阐释。细胞中的高效物质运输时通过三个层次上的调节实现的。这三个层次分别是运输的快慢、运输量的大小、运输的方向选择性。
首先运输的快慢主要可以由两个因素决定，一个是介导运输的机制，另一个是运输的通量。细胞质中充满了细胞质基质，物质在细胞质基质中能够进行依赖于浓度的扩散，还能够通过细胞骨架介导的运输，将货物输送到目的地。直接扩散依赖于物质的化学势差，效率较低。后者的效率非常高
细胞的骨架相当于铁路运输网络中的铁路网或者公路运输网络中的公路网。细胞骨架贯穿在整个细胞中，主要由三种不同的纤维组成——微管、微丝、中间纤维，起运输功能的主要是前两种。
上图从左到右依次为Myosin、Dynein和Kinesin。在微丝上运动的主要是Myosin, 运输的效率较低；在微管上运动的主要是Kinesin和Dynein,，Dynein的速度最快，最快能够达到十几微米每秒，相当于自身尺度的1400倍，Kinesin的平均运动速率相当于自身尺度的300-400倍。因此类比到交通运输方式，Kinesin和Dynein就相当于航空运输，而Myosin介导的运输可以视为公路运输，而扩散则相当于铁路和水路运输。
除了介导运输的机制外，运输通量的方向性也能够起到控制运输快慢的效果。现以细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体以及膜泡为例进行介绍。 不同的细胞器在细胞中所处的地位是不同的，细胞核是细胞的中心，对细胞有着控制权，对于安全性的要求也较高，因此要想从细胞核的外部进入细胞核的内部需要通过特殊的核孔复合物，并且通过特殊的Ran介导的方式入核。
从高尔基体到胞内体或者从细胞外到胞内体是细胞中运输通量相对较大的运输路径，因此选择了Clathrin介导的膜泡运输，由于形成Clathrin包裹的小泡的原料分布范围很大，因此能够介导大量的运输，而COPII介导的从内质网到高尔基体以及COPI介导的从高尔基体到内质网则相对运输通量较小。
细胞运输的模式
中转站的设立
上述案例中的一些模式值得我们学习。首先，我们需要根据不同的运输需求设计合适的运输方式，而运输方式又是根据不同区位在整个体系中的重要程度决定的。
其次，细胞中采取的是以高尔基体为分选中心的运输方式。人类在设计道路交通的时候也采取了类似的方式，比如说地铁运输中的换乘站，但是在设计的过程中存在许多问题，第一个是没有根据实际的交通流量来决定建设的规模，使得交通中心的缓冲能力明显不足。其次，人类设计的所谓的交通枢纽仅限于单一的运输方式，而没有整合不同的交通运输方式。在细胞中，内质网充当了三种不同运输方式的交互区，在这个区域货物能够根据具体情况选择二次运输方式，试想一下，在城市的不同的中心处建立较大的中转站，在这个中转站里，人们能够选择不同的交通方式，比如说短距离的地铁和公路以及长距离的铁路以及前往机场的快速通道，个人认为这样能够极大地提高城市交通的运输能力。对于不同的目的地以及运输目的，需要设计特定的交通运输方式便于管理。
传统城市交通枢纽
传统的城市交通枢纽往往是整合了一种交通运输方式，只能够实现一种交通运输方式的便利，比如或立交，地铁换乘车站等等。
新型的城市交通中心（城市合金塔）
新型的城市交通中心首先要求规模足够大，其次该城市交通中心必须要能够整合不同的运输方式，比如说地铁、轻轨、汽车等等。初次之外，为了尽量减少由于中心化带来的不便，应该根据需求建立多个不同的交通中心，并且采用逐级分流的形势，这样能够给交通带来非常大的便利。
- 城市合金塔3.jpg
- 城市合金塔4.jpg
- 城市合金塔5.jpg
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AMLGM事务所的chad kellogg和matt bowles计划建造“城市合金塔（Urban Alloy Tower）”项目，重新定义传统的居民楼，丰富新式住房的类型。这个项目周围有很多交通路口, 比如轻轨和高速公路。如果想要优化生活环境, 那就要采用特殊的建材，可以建在这些交通要道之上。这种设计为当前的城市翻新提供了新思路，也是纽约城市设计的新探索。
大型城市交通枢纽的空间排布
大规模的集成交通枢纽是一种发展趋势，但中心化必然会给中心带来巨大的压力，因此可以借鉴一下已有的城市模式进行设计
城市功能区的规划
最后再来看一看，细胞之间的物质运输，细胞形成的组织有各种各样的生物学功能，就好比城市的不同的功能区，有些功能区之间联系非常地紧密，有的功能区之间联系较为松弛甚至不存在相互联系。在细胞之间可以通过三种不同的方式传递信号，一种是化学信号的传递，一种是电信号的传递，最后一种是直接接触传递。
对于城市而言，不同的功能区之间可能有着不同的相互作用关系。根据相互作用关系能够选择正确的区位关系。
在中国，政府对于城市的发展处于绝对的中心位置，因此需要能够快速地将信息传递到不同的区位。对应的，政府和各个区块之间应该构建起巨大的网络连接，能够迅速将信息传递给不同的城市功能区。而对于居民区和商业区，两者之间存在着丰富的物质交流，因此需要选择直接接触的方式。而对于工业区，则应该充分发挥其基础的作用，因此虽然不能够和城市中心居民区或者商业区毗邻，但是需要在两者之间建立丰富的交通网络关系。
城市建设的模块化
城市的每一个功能区都能够视为一个结构单元，因此我们可以设计好不同功能区的库，在每个功能区的小单元中，将所有必要的设施进行安排。 当需要进行建设的时候，可以从库里调出所需的模块，根据实际情况进行修改并且拼装。这样一来，既能够提高城市建设的效率，另一方面又能够照顾到尽可能多的方面，整体性较强，就像搭积木一样建设城市，能够大大地提高规划的整体意识。
总的来说，细胞的运输方式是一种高效的运输方式，对于其更深入的理解还有待于细胞生物学的研究和进一步的数学建模。
关键人物
关键技术
关键机构和制度
参考文献
- The Molecular Biology of the Cell
- 城市规划原理
