2015年12月2日 (三) 06:58的版本

第八周作业

关键词

1. 城市交通
2. 城市交通网络
3. 航空运输
4. 公路运输
5. 铁路运输
6. 水路运输
7. 管道运输
8. 细胞骨架
9. 马达蛋白
10. Myosin
11. Kinesin
12. Dynein
13. COPI
14. COPII
15. Clathrin
16. Endoplasmic Reticulum
17. Golgi
18. Endosome
19. Endocytosis
20. Exocytosis
21. Endocrine
22. Elctrical signal
23. Chemical signal

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

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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。

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。

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。

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。