第二章科技新潮9
PCR技術
PCR技術也就是基因擴增技術,它是通過基因擴增儀,在細胞外進行DNA複製,由1個DNA分子增加到2個,然後依次增加到4個,8個…,使分子數目呈幾何級數增加,以在短時間內獲得足夠的DNA,供研究用的一種技術。
PCR技術的出現,使生物學的研究一大突破。在PCR技術問世之前,人們無法查出愛滋病病毒感染者,因為這種病毒在感染者體內的含量很少,且難於培養。在PCR技術問世之後,可將愛滋病病毒的核酸進行擴增從而查出受感染者,並可研究治療方法。
PCR技術,還可對運動場上男扮女裝的“女運動員”加以識別。過程如下:從自報是女運動員頭上取1根帶毛囊的頭發,加蒸餾水煮沸,,使毛囊細胞破裂;把高速離心分離出的染色體放入其因擴增儀中進行基因擴增;大約2小時後,用一定的染料對擴增液染色;最後,把經染色的擴增液體塗在瓊脂板上,用紫外線照射,如果出現橘紅色光帶,則說明染色體中含有睾丸決定基因(在Y染色體上),為男性,否則為女性。
目前,這項技術是性別鑒定中的最佳技術,準確性可達100%,也是迄今為止最文明的性別檢測法之一,隻要1根毛發即可辨男女。
1992年,在巴塞羅那奧運會上,組委會決定首先使用基因擴增法識別性別,但由於準備不足,隻局限用於最可疑的少數運動員。1993年,在我國上海舉行的首屆東亞運動會上,全麵使用了這一技術。在這屆運動會前夕,有關科研人員進行了1037例“預試”,還進行了10例“雙盲”(驗方和遞方都不知道頭發是取自男還是女)試驗,結果表明,準確率達100%!這種既文明又準確的性別鑒定法,解除了“性別舞弊”對運動會官員的困擾。
PCR技術已經在分子生物學中發揮了重要作用。可以預知,它在遺傳病診斷、治療,在動、植物育種,以及在司法破案等方麵,將會發揮更大的作用。
蛋白質工程
蛋白質工程的中心內容就是改造現有的蛋白質,合成新的、自然界並不存在的蛋白質,以滿足人們的需要。
這些蛋白質主要是酶。它的功能是多方麵的,比如說生產奶酪必須用一種叫T4的溶菌酶來殺菌。這種酶在溫度接近67℃的時候,3個小時以後活力就僅剩下02%,無法維持正常生產。如果把溶菌酶的結構改造一下,給它動個手術,同樣是在67℃的工作溫度之下,同樣是經過3個小時以後,這種經過改造的溶菌酶的活力一點兒都沒減弱,從而大大提高了奶酪生產的效率。
幹擾素是一種治療癌症的特效藥,它遇熱容易變性,即使把它放在零下70℃的低溫環境裏,也隻能保存很短的一段時間。如果利用蛋白質工程把幹擾素的結構改造一下,它就可以保存半年之久。
在基因工程中,蛋白質的生物合成必須依靠很多酶,其中有一種叫核糖核酸的轉移酶,它的功能是搬運不同的氨基酸。專門搬運酷氨酸的核糖核酸轉移酶叫酷酸核糖核酸轉移酶,如果給這種酶作個小手術,它的催化能力能一下提高25倍。
蛋白質工程在治理環境汙染的領域裏,也在發揮重要作用。比如在一些動物、植物的細胞裏有一種金屬硫蛋白,它們能與鎘、汞等重金屬結合,從事改造蛋白質的工程師們把這種蛋白質的結構改造了一下,就使它們的治汙能力提高了幾千倍。
蛋白質工程還能大幅度提高農作物產量。人們發現一種氧合酶能使植物的光合過程大大加快,科學家就通過蛋白質工程改造了這種酶,結果大大提高了植物光合作用的效率,給農業生產帶來了巨大的經濟效益。
蛋白質工程是20世紀80年代才興起的,但它發展非常迅速,作為新一代的生物工程,它在工業、農業和醫學方麵起著重大的作用,人們稱它為第二代基因工程;把21世紀稱做是蛋白質工程的世紀。
太空柿子椒
太空柿子椒顧名思義就是在太空中培育出的柿子椒,它一個可重達400克,當你第一次見到時,一定會為這個“天外來客”的巨體感到驚訝!
我國黑龍江省農科院的科學家,利用我國發射的返回式衛星首次搭載一批糧食、蔬菜和花卉種子,這些巨大柿子椒的種子經過一次太空旅遊受到空間環境、宇宙射線、高真空,微重力等因素的影響,使種子發生了在地球上無法發生的變異,然後經過科學家選育3~4代,使其穩定,最後才培育成重達400克的柿子椒新品種。同樣經過太空旅遊的紅小豆、水稻等產量都有不同程度的提高。