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什么叫做基因工程呢？ 就是人们从细胞里取出所需要的基因，来改造生物遗传性的工作。这也就是科学工作者应用现代遗传学的技术，把人所需要的一种生物的个别基因取出来，再把它放到另一种生物的细胞里去，以此来定向改造另一种生物的遗传性，使它能够成为人所需要的新生物。 这实际上是对基因进行了巧妙的操作。 基因很小，肉眼看不到，用显微镜也看不到。这意味着要得到人所需要的基因，需要极巧妙的技术。 有了人所需要的基因以后，还要把它放到另一种生物的细胞里去，这更需要巧妙的技术。 一句话，在操作基因的过程中，需要运用一系列的精密细致的技术，所以把这项工作叫做遗传工程。 比方说吧，胰岛素是一种内分泌素，一种激素，也是一种蛋白质。它是人体和许多动物体内不可缺少的微量蛋白质，能够进行一种很重要的工作。 什么工作呢？ 胰岛素能够对动物体内糖分的新陈代谢进行调节，使体内血液的糖分维持在一定水平上。就拿人体来讲，每100毫升的血液里含有0.1克的葡萄糖，这是正常的生理状态。 如果人体内血糖过多了呢？ 胰岛素就从胰脏的细胞里分泌出来，进行工作。它会使葡萄糖进入身体细胞里，转化成为肝淀粉，贮藏起来。依靠胰岛素，葡萄糖在血液里的含量就能维持相当稳定的水平。 如果体内的血糖过多，人体又不能产生出胰岛素，或者产生的胰岛素很少，不够用，那会怎样呢？ 就会发生病症，引起身体不舒服，使人不能正常工作。同时，过多的糖分会从小便里不断地排泄出来，这就是一般所说的糖尿病。 不消说，胰岛素是治疗糖尿病的良药。 前面谈到，胰岛素是胰脏细胞所产生的。应该指出，并不是一切胰脏细胞都能产生胰岛素。实际上，只有胰脏的胰岛细胞才能产生胰岛素。 为什么呢？ 科学家发现，只有在那里才有活跃的胰岛素基因，在这种基因的指导下，许多种氨基酸才会彼此连接起来，成为胰岛素。 人如果得了糖尿病，只有用注射胰岛素的办法来补充。注射用的胰岛素是从大牲口牛、羊、猪等的胰脏里提取出来的，每100千克的原料大约只能生产三四克胰岛素，所以价钱很贵。而且牲口和人究竟不是同种类的动物，所产生的胰岛素虽然功能基本上一样，分子构造却有一些差异，因此注射之后可能会出现某些副作用。如果能够用人的胰岛素来治疗糖尿病，那是最好的了。 能不能够得到人的胰岛素呢？ 在过去，这只是一种梦想。现在情况不同了：人们可以叫大肠杆菌产生出人的胰岛素。这个工作就要由遗传工程来完成。 这真是个奇迹啊！让大肠杆菌产生胰岛素的遗传工程是怎样进行的呢？ 首先要得到人的胰岛素基因。人们已经知道。胰岛素是胰脏中的胰岛细胞产生的。在胰岛细胞里一定有激活的胰岛素基因DNA。既然如此，那里就有许多这个基因DNA的副本，也就是胰岛素RNA。 原来，产生胰岛素的过程可以这样表示： 胰岛素基因DNA ↓（转录） 胰岛素的RNA ↓（翻译） 胰岛素 这样，从胰岛细胞里，可以得到许多胰岛素RNA。在一种叫做逆转录酶的作用下，就产生出相应的胰岛素基因了： （逆转录酶） 胰岛素RNA—————→胰岛素DNA 这个胰岛素DNA就是胰岛素基因。它的分子并不大，因为胰岛素就是一种分子不太大的蛋白质，只含有51个氨基酸。 有了胰岛素基因以后，下一步要找个基因的运载体，也就是能够运送基因到一定地方去的一种物质。这好比你有了一颗珍珠，要把珍珠送到朋友家里去。你可以自己送去，也可以装在盒子里，让人家捎去。 要把一个基因送到另一种生物的细胞里去，并不那么简单。因为基因的分子大小，不容易操作，更不容易运送。 因此，寻找一个适宜的运载体是非常必要的。经过研究，发现细菌的质粒是一种很好的运载体。 质粒是什么呢？ 质粒也是一个DNA分子，它大半存在于细菌的细胞里，能够跟细菌的细胞和平共处。在许多大肠杆菌的细胞里就经常含有质粒。 质粒是有一定独立性的DNA分子，它在大肠杆菌里能够利用细菌细胞里的材料，复制自己，由一个质粒变成两个质粒。这就是DNA的自我复制。 质粒上也含有许多基因。有些质粒的基因有抗药性，能够防止某些抗菌素（例如青霉素）的危害。所以对细菌的生存来说，是有利的。 质粒的另一个特点是既可以离开细菌的细胞，也可以进入细菌的细胞。这样的来去自由，就使质粒有条件作为基因的运载体，把基因送进细菌的细胞里去了。 让质粒运送基因，就得把质粒跟所要运送的基因连接在一起，使它们成为一个整体。于是，质粒到哪里，基因也就跟着到哪里了。 怎样把质粒和基因连接在一起呢？ 质粒和基因都是DNA分子，分子的性质很相似。让一个DNA分子跟另一个DNA分子连接在一起是比较容易进行的。 一般是用同样的内切酶来处理质粒和基因。经过处理，这两个DNA分子都露出同样的末端。于是，让这两个DNA分子彼此连接起来，成为新的结构。也就是： 质粒DNA+外来基因DNA |经过内切酶处理 质粒DNA·外来基因DNA 这种重新组合的DNA，叫做重组DNA。重新组合DNA，就是遗传工程的核心工作。 下一步工作就是把这个重组DNA放到某种生物的细胞里，让它在那里安家落户。 重组DNA能够进入植物或动物的细胞里去吗？从原则上讲可以，实际上很难办到。主要因为植物或动物的细胞里一般不含有质粒，所以质粒一般很难进去定居。 现在比较容易做到的是让重组DNA进入大肠杆菌的细胞里。这因为大肠杆菌的细胞里本来就经常有质粒存在。 最后使大肠杆菌的细胞把重组的DNA吸收进去，遗传工程的工作就基本上完成了。 胰岛素基因进到大肠杆菌细胞里以后，能够做些什么事呢？ 如果一切顺利的话，胰岛素基因会跟质粒一起复制自己，增加基因的数量。同时，随着大肠杆菌的细胞分裂，使大部分大肠杆菌的细胞都含有胰岛素基因。 如果一切顺利的话，胰岛素基因就会发生作用，产生出胰岛素来了。1978年，美国科学家伊太库拉已经取得这一重大的科研成果。 大肠杆菌产生出人的胰岛素，这不是天下奇闻吗？ 是的，确实是天下奇闻，这是自古以来的第一次。 千千万万个大肠杆菌的细胞，都变成了制造人胰岛素的小工厂了。这是人类的胜利，科学的胜利！ 是不是一切对人有用的基因都可以运用基因工程的技术来操作呢？ 原则上可以，实际上困难重重，需要进行大量的工作，一个问题一个问题的解决。 比方说，现在基因工程中取得成绩的都是小的或比较小的基因。分子大的基因就不容易进行操作。 还有，进入大肠杆菌细胞的外来基因在新的条件下，能够比较正常地工作，有一些就不能正常工作。必须展开新的研究来克服这种情况。 还有，把对人有用的基因移入植物和动物的细胞里去的研究，目前正在进行，还没有得到成功。如果成功了，就可以把固氮细菌的固氮基因，移入水稻、小麦或其他谷类作物的细胞里去。 固氮基因能够产生固氮酶，利用固氮酶，就可以把空气中的大量的氮气转化成含氮的肥料。如果运用基因工程，使谷类作物自己能够固氮，我们就不必设立那么多的化肥厂了，不但节省了资金，还可以使环境避免污染。 虽说万事起头难，基因工程一开始就取得了令人注目的一些成就，生产出对人有用的许多化学制品和药品。 胰岛素是一个。 生长素是另一个。生长素也是一种激素，在它的作用下，动物和人就能够正常生长。 侏儒是人体内生长素分泌不足的结果。而巨人是人体内生长素分泌过多的缘故。 干扰素又是另一个。它是对付病毒和某些癌症的有效药物。 1983年，科学家成功地进行了一项遗传工程：把大家鼠的生长素基因和质粒结合，注射给小家鼠的受精卵细胞核里。结果小家鼠长成巨型小家鼠。由此说明许多经济动物的遗传性可以加快改造，更好地为人类服务。 一句话，遗传工程这个崭新的遗传学技术，有强大的生命力。随着科学研究的进一步发展，它能够做出现在还只能设想的许多大事业来。 ------------------ 小草扫校||应天故事汇独家推出||http://gsh.yzqz.cn/ |
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