昆虫的感觉器官和仿生学新
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16
蝴蝶的触角用 来感觉味道
蚊子的触角可 以听到声音。
蚂蚁、蜜蜂见面 后互相碰触角，
传递信息。
仰泳蝽靠触角使自己在游泳
时保持身体的平衡。
17
二、复 眼
家蝇的复眼
• 位置：颅 侧区，但 常有变化， 如突眼蝇、 豉甲等。
• 形状：多 圆形、卵 圆形。
• 复眼由若 干大小不 一致的小 眼组成。
18
• 用来辨别物体，特别是运动的物体，是 最重要的视觉器官。
• 第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰 岛素，并于1959年突破了这一难题，重新合成的胰岛素是同原 来活力相同、形状一样的结晶。
• 第二步，在合成了胰岛素的两条链后，用人工合成的B链同天 然的A链相连接。这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功。
• 第三步，把经过考验的半合成的A链与B链相结合。在1965年9 月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。
6
antenna
叩头甲
7
• 5、双栉齿状（羽 状）：鞭节各亚 节向两边突出成 细枝状，很象鸟 的羽毛。例如雄 性蚕蛾、毒蛾等。
8
• 6、棒状（球杆状）：触角细长，近端 部的数节膨大如椭圆球状。例如蝶类 （是鳞翅目中蝶与蛾的主要区别特征 之一）、蚁蛉等。
9
• 7、锤状：鞭节 端部数节突然 膨大，形状如 锤。例如瓢虫、 郭公虫等。
和“两弹一星”一样，中国人在世界上第一次人工 合成胰岛素被负载了很多意义：科研的，民族荣誉感 的。尤其让人们津津乐道的是，这是中国科学家与诺 贝尔奖几乎是零距离的接触。直到这么久过去了，这 也是对中国在科学领域里做出世界上第一流成绩的一 个最好证明。
31
1966年底，A．Tiselius访问了中国，他当时是瑞典 皇家科学院诺贝尔奖评审委员会化学组的主席，人们 很自然地把他和物色合适的诺贝尔奖候选人联系起来 。
• 成虫和不全变态类的若虫和稚虫，一般 都有一对复眼。
• 多数昆虫复眼能感受的光波波谱范围也 比人眼宽广。但是，昆虫的视程远不及 人类。
• 另外，绝大多数昆虫是色盲，如蜜蜂不 能分辨出青色和绿色，也不能分辨出红 色和黑色。
19
牛虻的复眼
20
突眼蝇的复眼
21
天牛的复眼
22
• 水栖的豉甲科昆 虫上、下分离的 复眼使得它们能 在水面游泳时能 同时看清楚水表 和水中的情况。
23
许多“点的影像”互相结合便组 成整个物体“镶嵌的影像”
24
鳞 片
25
二、仿生学的基本内涵
仿生学(Bionics)
模仿生物系统的原理以建造技术系 统，或者使人造技术系统具有生物系统 特征或类似特征的科学
仿生学是一门建立在多学科边缘上的综合
性学科，包括生理学、神经学、医学、化 学、数学、电子学、信息学等学科。
26
前言
仿生学的研究方法
生物体 生物模型 数学模型 技术模型
技术装置
27
• 真正最高水平的仿生学应该是制造生命。 （如用化学分子，或者用一个分子构筑具 有生理活性的物质，如牛胰岛素结晶。有 争议的课题，涉及到伦理学， ）
28
结晶牛胰岛素（crystallized bovine insulin）是 牛的胰岛素结晶。牛胰岛素是牛胰脏中胰岛β-细胞 所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素。其一级结 构1955年由英国桑格（S.Sanger）首先确定牛胰 岛素中氨基酸的组成和排列顺序。桑格也因此荣获 1958年诺贝尔化学奖。
• 10、环毛状：除 基部两节外，每 节具有一圈细毛， 近基部的毛较长。 列如雄性的蚊、 摇蚊等。
14
• 11、刚毛状：触角很 短，基部的一、二节 较大，其余的节突然 缩小，细似刚毛。例 如蜻蜓、蝉、飞虱等。
15
• 12、具芒状：触角很短， 鞭节仅一节，较柄节和 梗节粗大，其上有一根 刚毛状或芒状构造，称 为触角芒。触角芒有的 光滑，有的具毛或呈羽 状。这类触角为双翅目 蝇类所特有。
2
• 2、念珠状：鞭节由 近似圆珠形的小节 组成，大小一致， 象一串念珠Hale Waihona Puke Baidu例如 白蚁、褐蛉等。
3
• 3、锯齿状：鞭 节各亚节的端部 向一边突出呈角 状，触角看起来 象一个锯条。例 如叩头虫、雌性 绿豆象等。
4
• 4、栉齿状：鞭节 各亚节向一边突 出很长，形如梳 子。例如雄性绿 豆象等。
5
绿豆象
后来我得知Tiselius对胰岛素全序列人工合成的评价 很高。当被问及对中国第一颗原子弹爆炸的看法时， 他的回答却是：
触角及其构造：基本 上由3节构成： 柄 节 scape ： 最 基 部 的 一节，常粗短 梗 节 pedicel ： 触 角 的 第2节，较小。
• 鞭节flagellum：触角的端节，常分成 若干亚节，此节在不同昆虫中变化很 大。
1
（二）触角的类型
1、线状（丝状）：触角细长，呈圆筒形。除第一、 二节稍大外，其余各节大小、形状相似，逐渐向端 部变细。例如蝗虫、蟋蟀及一些蛾类等。
从1958年开始，中国科学院上海生物化学研究所 、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物 系三个单位联合，以王应睐为首，由龚岳亭、邹承 鲁、杜雨花、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚等人 共同组成一个协作组，在前人对胰岛素结构和肽链 合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成 胰岛素。
29
• 经过周密研究，他们确立了合成牛胰岛素的程序。合成工作是 分三步完成的：
• 经过严格鉴定，它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形 状都和天然的牛胰岛素完全一样。
• 这是世界上第一个人工合成的蛋白质。这项成果获1982年中国 自然科学一等奖。王应睐因此被著名英国学者李约瑟（Joseph Needham,1900-1995)誉为“中国生物化学的奠基人之一”。
30
蛋白质研究一直被喻为破解生命之谜的关节点。胰岛 素是蛋白质的一种。由此，胰岛素的人工合成，标志 着人类在揭开生命奥秘的道路上又迈出了一步。
10
• 8、鳃叶状：端 部数节扩大成 片状，可以开 合，状似鱼鳃。 这种触角为鞘 翅目金龟子类 所特有。
11
• 9、膝状（肘状）： 柄节特别长，梗 节短小，鞭节由 大小相似的亚节 组成，在柄节和 梗节之间成肘状 或膝状弯曲。例 如象鼻虫、蜜蜂、 小蜂等。
12
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1. 蜜蜂的触角；2. 第3节基部的感觉器 13
蝴蝶的触角用 来感觉味道
蚊子的触角可 以听到声音。
蚂蚁、蜜蜂见面 后互相碰触角，
传递信息。
仰泳蝽靠触角使自己在游泳
时保持身体的平衡。
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二、复 眼
家蝇的复眼
• 位置：颅 侧区，但 常有变化， 如突眼蝇、 豉甲等。
• 形状：多 圆形、卵 圆形。
• 复眼由若 干大小不 一致的小 眼组成。
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• 用来辨别物体，特别是运动的物体，是 最重要的视觉器官。
• 第一步，先把天然胰岛素拆成两条链，再把它们重新合成为胰 岛素，并于1959年突破了这一难题，重新合成的胰岛素是同原 来活力相同、形状一样的结晶。
• 第二步，在合成了胰岛素的两条链后，用人工合成的B链同天 然的A链相连接。这种牛胰岛素的半合成在1964年获得成功。
• 第三步，把经过考验的半合成的A链与B链相结合。在1965年9 月17日完成了结晶牛胰岛素的全合成。
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antenna
叩头甲
7
• 5、双栉齿状（羽 状）：鞭节各亚 节向两边突出成 细枝状，很象鸟 的羽毛。例如雄 性蚕蛾、毒蛾等。
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• 6、棒状（球杆状）：触角细长，近端 部的数节膨大如椭圆球状。例如蝶类 （是鳞翅目中蝶与蛾的主要区别特征 之一）、蚁蛉等。
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• 7、锤状：鞭节 端部数节突然 膨大，形状如 锤。例如瓢虫、 郭公虫等。
和“两弹一星”一样，中国人在世界上第一次人工 合成胰岛素被负载了很多意义：科研的，民族荣誉感 的。尤其让人们津津乐道的是，这是中国科学家与诺 贝尔奖几乎是零距离的接触。直到这么久过去了，这 也是对中国在科学领域里做出世界上第一流成绩的一 个最好证明。
31
1966年底，A．Tiselius访问了中国，他当时是瑞典 皇家科学院诺贝尔奖评审委员会化学组的主席，人们 很自然地把他和物色合适的诺贝尔奖候选人联系起来 。
• 成虫和不全变态类的若虫和稚虫，一般 都有一对复眼。
• 多数昆虫复眼能感受的光波波谱范围也 比人眼宽广。但是，昆虫的视程远不及 人类。
• 另外，绝大多数昆虫是色盲，如蜜蜂不 能分辨出青色和绿色，也不能分辨出红 色和黑色。
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牛虻的复眼
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突眼蝇的复眼
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天牛的复眼
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• 水栖的豉甲科昆 虫上、下分离的 复眼使得它们能 在水面游泳时能 同时看清楚水表 和水中的情况。
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许多“点的影像”互相结合便组 成整个物体“镶嵌的影像”
24
鳞 片
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二、仿生学的基本内涵
仿生学(Bionics)
模仿生物系统的原理以建造技术系 统，或者使人造技术系统具有生物系统 特征或类似特征的科学
仿生学是一门建立在多学科边缘上的综合
性学科，包括生理学、神经学、医学、化 学、数学、电子学、信息学等学科。
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前言
仿生学的研究方法
生物体 生物模型 数学模型 技术模型
技术装置
27
• 真正最高水平的仿生学应该是制造生命。 （如用化学分子，或者用一个分子构筑具 有生理活性的物质，如牛胰岛素结晶。有 争议的课题，涉及到伦理学， ）
28
结晶牛胰岛素（crystallized bovine insulin）是 牛的胰岛素结晶。牛胰岛素是牛胰脏中胰岛β-细胞 所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素。其一级结 构1955年由英国桑格（S.Sanger）首先确定牛胰 岛素中氨基酸的组成和排列顺序。桑格也因此荣获 1958年诺贝尔化学奖。
• 10、环毛状：除 基部两节外，每 节具有一圈细毛， 近基部的毛较长。 列如雄性的蚊、 摇蚊等。
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• 11、刚毛状：触角很 短，基部的一、二节 较大，其余的节突然 缩小，细似刚毛。例 如蜻蜓、蝉、飞虱等。
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• 12、具芒状：触角很短， 鞭节仅一节，较柄节和 梗节粗大，其上有一根 刚毛状或芒状构造，称 为触角芒。触角芒有的 光滑，有的具毛或呈羽 状。这类触角为双翅目 蝇类所特有。
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• 2、念珠状：鞭节由 近似圆珠形的小节 组成，大小一致， 象一串念珠Hale Waihona Puke Baidu例如 白蚁、褐蛉等。
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• 3、锯齿状：鞭 节各亚节的端部 向一边突出呈角 状，触角看起来 象一个锯条。例 如叩头虫、雌性 绿豆象等。
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• 4、栉齿状：鞭节 各亚节向一边突 出很长，形如梳 子。例如雄性绿 豆象等。
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绿豆象
后来我得知Tiselius对胰岛素全序列人工合成的评价 很高。当被问及对中国第一颗原子弹爆炸的看法时， 他的回答却是：
触角及其构造：基本 上由3节构成： 柄 节 scape ： 最 基 部 的 一节，常粗短 梗 节 pedicel ： 触 角 的 第2节，较小。
• 鞭节flagellum：触角的端节，常分成 若干亚节，此节在不同昆虫中变化很 大。
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（二）触角的类型
1、线状（丝状）：触角细长，呈圆筒形。除第一、 二节稍大外，其余各节大小、形状相似，逐渐向端 部变细。例如蝗虫、蟋蟀及一些蛾类等。
从1958年开始，中国科学院上海生物化学研究所 、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学生物 系三个单位联合，以王应睐为首，由龚岳亭、邹承 鲁、杜雨花、季爱雪、邢其毅、汪猷、徐杰诚等人 共同组成一个协作组，在前人对胰岛素结构和肽链 合成方法研究的基础上，开始探索用化学方法合成 胰岛素。
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• 经过周密研究，他们确立了合成牛胰岛素的程序。合成工作是 分三步完成的：
• 经过严格鉴定，它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形 状都和天然的牛胰岛素完全一样。
• 这是世界上第一个人工合成的蛋白质。这项成果获1982年中国 自然科学一等奖。王应睐因此被著名英国学者李约瑟（Joseph Needham,1900-1995)誉为“中国生物化学的奠基人之一”。
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蛋白质研究一直被喻为破解生命之谜的关节点。胰岛 素是蛋白质的一种。由此，胰岛素的人工合成，标志 着人类在揭开生命奥秘的道路上又迈出了一步。
10
• 8、鳃叶状：端 部数节扩大成 片状，可以开 合，状似鱼鳃。 这种触角为鞘 翅目金龟子类 所特有。
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• 9、膝状（肘状）： 柄节特别长，梗 节短小，鞭节由 大小相似的亚节 组成，在柄节和 梗节之间成肘状 或膝状弯曲。例 如象鼻虫、蜜蜂、 小蜂等。
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1. 蜜蜂的触角；2. 第3节基部的感觉器 13