原有材料的特点，又使各组分间 协同作用，形成了优于原材料的 特性。
4 复合材料的分类：
（1）按基体分类
树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料
（2）按增强体 的形状分类
颗粒增强复合材料 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料
二 形形色色的复合材料
1 生产､生活中常用的复合材料
常见的复合材料有玻璃钢和 碳纤维增强复合材料。
玻璃钢是一种以玻璃纤维做增强体、合成树 脂做基体的复合材料。
优点：玻璃钢的强度可达到甚至超过合金的强度，
而密度只有钢铁的1/5左右；同时，这种材料保持着 较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和机械加工性能， 而且又不像普通玻璃那样硬脆。
玻璃钢制品
交流·研讨
你经常打羽毛球吗？现在羽毛球使用的大 多是碳素球拍，但几年前用的多是铝合金 球拍，人们还曾使用过木制球拍。
3．胰岛素改造
天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体， 延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血 糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素B23-B28氨基 酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基， 则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效 胰岛素已通过临床实验。
4．治癌酶的改造
请与同学们讨论：用于制造碳素球拍的材 料有哪 些优越性？它为什么会具有这些 优越性？
• 碳纤维增强体 • 碳纤维复合材料
• 合成树脂做基体 优点：具有韧性好，强度高而质轻的特点。
• 碳纤维增强复合材料也广泛应用于纺织机 械和化工机械的制造，以及医学上人体组 织中韧带的制作等。
2 航空、航天领域中的复合材料
本节教材小结 复 合 材 料
认识复合材料
基体 增强体
形形色色的复合材料
生产生活中常 用的复合材料
航空、航天领域中 的复合材料
玻璃纤维增强树脂基复合材料 碳纤维增强树脂基复合材料
纤维增强金属基复合材料 纤维增强陶瓷基复合材料
1 复合材料中往往由一种材料作为基体，另一种材料做（D）
A 增塑剂 B 发泡剂 C 防老剂 D 增强体
A高分子分离膜
B 人类的人工器官
C 宇宙航空工业 D 新型药物
5 用短线把下列物质、用途、主要性能相连接。
物质
用途
性能
玻璃钢
制造骨和股关节
耐腐蚀强
光纤
制造排水管道
密度小，强度高
生物陶瓷
汽车车轮骨架
质量轻，保密性好
铝合金
通讯材料
有生物功能
活动1：如果想让某一个生物的性状在 另外一个生物的身上表达，常用的方法 有哪些？
基因工程成果丰硕
• 植物方面
– 提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 – 改良植物的品质
• 动物方面
– 提高动物生长速度 – 改善畜产品的品质 – 用转基因动物生产药物 – 用转基因动物作器官移植的供体
• 研制药物 • 基因治疗
科学家面临新的问题
• 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可 以应用于工业生产，绝大多数酶都不能应 用于工业生产，这些酶虽然在自然状态下 有活性，但在工业生产中没有活性或活性 很低。
地了解蛋白质的二维重组和三维晶体结构;
（4）设计各种处理条件，了解蛋白质的结构变化，包 括折叠与去折叠等对其活性与功能的影响；
（5）设计编码该蛋白的基因改造方案，如定点突变；
（6）分离、纯化新蛋白，功能检测后投入实际使用。
（二）蛋白质改造工程举例
1．水蛭素改造
水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂，它有 多种变异体，由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在 临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭 素活性，在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水 蛭素主要变异体HV2的设计方案，将47位的Asn（天冬 酰胺）变成Lys（赖氨酸），使其与分子内第4或第5位 Thr（苏氨酸）间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正 确取向，从而提高凝血效率，试管试验活性提高4倍， 在动物模型上检验抗血栓形成的效果，提高20倍。
• 干扰素是由效应T细胞产生的糖蛋白，可阻 断细胞分裂间期，抑制DNA复制，从而可用 于治疗疾病。但干扰素在体外很难保存。
• 玉米中赖氨酸的含量比较低
• 在已研究过的几千种酶中，只有极少数可以应用 于工业生产，绝大多数酶都不能应用于工业生产， 这些酶虽然在自然状态下有活性，但在工业生产 中没有活性或活性很低。这是因为工业生产中每 一步的反应体系中常常会有酸、碱或有机溶剂存 在，反应温度较高，在这种条件下，大多数酶会 很快变性失活。提高蛋白质的稳定性是工业生产 中一个非常重要的课题。一般来说，提高蛋白质 的稳定性包括：延长酶的半衰期，提高酶的热稳 定性，延长药用蛋白的保存期，抵御由于重要氨 基酸氧化引起的活性丧失等。
• 现在，材料的复合正向着精细化方向发 展，出现了诸如仿生复合、纳米复合、 分子复合、智能复合等新方法，使得复 合材料大家族中增添了许多性能优异、 功能独特的新成员。随着科学技术的进 步，复合材料展现出不可估量的应用前 景。材料科学专家普遍认为，当前人类 已经人类已经从合成材料时代进入复合 材料时代。
成分
复合材料 合金
两种或两种以 两种或两种以上 上不同材料 金属材料或金属
与非金属
形成工艺 特殊加工
熔合
性质
优于原材料
2 复合材料 的组成
基体：起黏结作用 增强体：起骨架作用
泥
泥砖
禾秸
树干
木质素 木质纤维
沙子、石子、 钢筋混凝土 水泥
钢筋
交流·研讨
• 请与同学们讨论：下面给出的基体材料和增强材料经过一定的 复合，得到的材料可能具备什么样的性能。在材料与性能之间建 立相应的连线。
第三节 复合材料
材料 金属材料
无机非金 属材料
有机合成 材料
实例 钢铁
优点
硬度大 易加工
抗腐蚀 普通玻璃 耐高温
塑料 耐腐蚀
缺点 易被腐蚀
易破碎 易老化 不耐高温
1 复合材料定义：由两种或两种
以上性质不同的材料经特殊加工而制 成的材料，称为复合材料。
注意：①由两种或两种以上的材料。
②特殊加工不是简单的混合，而 是复杂的物理化学变化。
复合材料
预测
性能
基体材料的 增强体材料的
类型
化学组成 耐酸碱，化学稳定性好，强度高，
金属
C
密度小，韧性好
陶瓷
SiO2
强度高，抗冲击，绝缘性好，耐热 温度低物300℃
合成树脂 SiO2 Al2O3 MgO
耐高温，强度高，导电性好，导 热性好
合成树脂
C
耐1600℃以上的高温，强度高， 密度小
3 复合材料的性质：既保持了
癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞， 特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化 学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。疱疹病毒 （HSV）胸腺嘧啶激酶（TK）可以催化胸腺嘧啶和其它 结构类似物磷酸化而使这些碱基3’-OH缺乏,从而阻断 DNA的合成，杀死癌细胞。HSV—TK催化能力可以通过 基因突变来提高。从大量的随机突变中进行筛选出一种 酶,在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力20 倍以上。
有意思的是这一给生命科学研究及应用领域带来革命性 突破的方法竟然是史密斯和其同事在喝咖啡时闲聊出来的。 现在，几乎每个生物实验室都会用定点突变法来研究基因或 蛋白质的功能。
➢ 蛋白质工程的主要步骤通常包括： （1）从生物体中分离纯化目的蛋白； （2）测定其氨基酸序列； （3）借助核磁共振和X射线晶体衍射等手段，尽可能
前提： 了解蛋白质的结构和功能 原理： 改造基因（基因修饰或基因合成）
目的： 定向改造或制造蛋白质
基因表达流程图
蛋白质工程流程图
1. 从预期的蛋白质功能出发 2. 设计预期的蛋白质结构 3. 推测应有的氨基酸序列 4. 找到相应的脱氧核苷酸序列
活动2 某多肽链的一段氨基酸序列是：
……-丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-甲硫氨酸-苯丙氨酸-…… 丙氨酸：GCU、GCC、GCA、GCG 色氨酸：UGG 赖氨酸：AAA、AAG 甲硫氨酸：AUG 苯丙氨酸： UUU、UUC
2 下列物质属于复合材料的是（A）
A 玻璃钢 B 人造皮革 C 钢化玻璃 D 合成树脂
3 复合材料的优点是（D）
① 强度高 ② 质量轻 ③ 耐高温 ④ 耐腐蚀
A 仅 ① ④ B 仅 ② ③ C除③外
D ①②③④
4 随着社会的发展，复合材料是一类新型的有前途的发展材
料，目前符号材料最主要的应用领域是（ C ）
• 在火箭、导弹、卫星、宇宙飞船、航天飞 机上，复合材料有着广泛的应用。
纤维为增强体 • 复合材料：
金属为基体 纤维是碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化 铝纤维等耐热性能好的纤维，金属
优点：这些 复合材料具有 耐高温、强度 高、导电性好、 导热性好、不 吸湿和不易老 化等优点。
讨论： 1、怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？
请把相应的碱基序列写出来。
每种氨基酸都有对应的三联密码子,只要查一下遗传 密码子表,就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出 来。但是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由 多个三联密码子编码,因此其碱基排列组合起来就比 较复杂,至少可以排列出16种。同学们可以根据学过 的排列组合知识自己排列一下。首先应该根据三联 密码子推出mRNA序列为GCU（或C或A或G） UGGAAA（或G）AUGUUU（或C），再根据碱基 互补配对规律推出脱氧核苷酸序列：CGA（或G或T 或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。
2．生长激素改造
生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体 的生长发育，然而它不仅可以结合生长激素受体，还 可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体，引发 其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用，需使人 的重组生长激素只与生长激素受体结合，尽可能减少 与其他激素受体的结合。经研究发现，二者受体结合 区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造 加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需 要锌离子参与作用，而它与生长激素受体结合则无需 锌离子参与，于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸 侧链，如第18和第21位His（组氨酸）和第17位Glu （谷氨酸）。实验结果与预先设想一致，但要开发作 为临床用药还有大量的工作要做。