基因工程的准备
基因工程简单地说就是人工构建生命体,或者是人工改变生命体的某些形态和特性。要人工施行基因工程,首先就要弄清楚,以DNA为最基本的遗传物质是怎样一步步地构成生命体的。
1958年,克里克提出了一个有名的“中心法则”,他认为是DNA把遗传信息转递给RNA,RNA通过中间“受体”,用信息指导各种氨基酸进行蛋白质的合成。
1961年,生物化学家尼伦贝格和化学家马太合作,用实验证明,一种叫多尿嘧啶的RNA是苯丙氨基酸的样板,他们破译了第一个生物遗传密码。后来经过众多科学家的努力,又弄清了许多种DNA把遗传信息转递给某种RNA,RNA通过特定的受体、用各种氨基酸去合成各种蛋白质,即破译了许多遗传密码,并编成了一个十分独特的字典——生物遗传密码。这成千上万甚至几十万个遗传密码,就决定着各种生物千差万别的特点。这就等于找到了构建什么样的生物,需要什么样的材料。
基因分离示意图
1969年,美国科学家夏皮罗等,第一次成功地分离出大肠杆菌乳糖苷酶基因,使人工从生物体中分离基因的理想得以实现。紧接着,1970年美籍印度科学家柯拉那,又人工合成了酵母苯丙酸TRNA基因。至此,构筑生命大厦的基本材料——基因,既可以从原有生命体上提取,也可以人工重新合成。
基因可以分离出来,可如何对它进行加工呢?
早在60年代,瑞士科学家阿尔伯就发现,大肠杆菌里有一种酶,像锋利的刀子一样,能切断DNA的特异序列。1972年,美国科学家史密斯,用提纯的核酸限制性内切酶,使阿尔伯的发现得到证实,这种酶剂就像医生用的手术刀一样,可根据人们的需要,在特定的部位把基因切断,这就给人工提取基因提供了手段。
1967年,世界上有五个实验室,几乎同时发现了DNA的连接酶,这种酶能够修复DNA的裂口。1970年美国威斯康辛大学的柯拉那在实验室又发现一种叫T4 DNA连接酶,它有更高的连接活性,可以把两段完全分离的DNA分子对接起来。这就使得人工重新构建生命体,有了连接各种遗传物质DNA的工具,科学家称这种东西为工具酶。
可是每种生物为了保持其种性不变代代相传,都有强烈的排他性,不会轻易地接受其他基因传给自己的后代。因此外来DNA如果没有适当的保护,让它“单枪匹马”进入其他物种的细胞组织里,是必然会受到破坏的,更谈不上在里面繁殖和发挥它的遗传作用了。为此,必须寻找一种能够运载基因到其他物种体内(称受体)去的运载体。1973年,美国科学家科恩找到了这种东西,它就是大肠杆菌细胞里的质粒。
基因工程
1.大肠杆菌2.鼠细胞3.限制性内切酶4.质粒5.鼠DNA 6.切断的质粒7.鼠基因8.带鼠基因的质粒9.连结酶10.带新质粒的大肠杆菌
至此,人工构建生命大厦——实施基因工程,真可谓万事俱备,只等开工了。