遗传工程学
研究生物的遗传基因与生物性状相互关系的应用科学。美国学者科恩于1973年进行的第一次遗传工程实验标志着这门学科正式诞生,此后在短短的十多年时间里,其发展极为迅速。主要研究内容有: 决定遗传性状的基因的结构及其在DNA中的位置,特异性各不相同的限制性内切酶的开发,基因的分离、提纯及嫁接,基因表达的调节、控制机理等。遗传工程学的研究可以深入揭示生命、遗传的本质和规律,使人类可以按照自己的目的,随心所欲地制造出所需的生物制品。目前,遗传工程在工业、农业、畜牧业、医药、食品、化工、能源、环保等领域已显示出广阔的应用前景,取得了一些初步的成果。我国的遗传工程研究在70年代开始起步,已取得一些具有国际水平的研究成果。
遗传工程学
遗传工程学已经把人类部分遗传基因,移植到大肠杆菌之中,大量生产激素、干扰素等贵重药品。它不仅限于生产医药品,还可能使农业和化学工业面貌焕然一新,对遗传病等不治之症也可能打开一条治疗的道路。
人体由大小为几微米至几十微米的大量细胞聚集而成。每个细胞中都存在称为DNA (脱氧核糖核酸) 的物质,它是由可伸长到2米左右的细胞链叠放而成的。DNA就是遗传基因的主体。
基因载有维持生命活动所必需的、或对于生物繁衍子孙等来说最重要的信息。而且重要的是,从人类到植物以至大肠杆菌等微生物,它们的基因均由同种物质构成,所不同的只是各种基因中存储的信息不一样而已。
在自然界中,一种生物的基因是不会同它种生物的基因相结合的。然而,人为地把不同物种的基因重组是可能的,这就是所谓基因重组技术。这样,所谓 “物种壁垒不能超越” 这个支配生物界的基本原则,就不攻自破了。
基因重组技术的基础,是1953年詹姆斯·瓦特逊和弗兰西斯·克立克两位博士所提出的遗传基因DNA双螺旋型结构。其后,在分子水平上解释生命现象的基因分子生物学,便突飞猛进地发展起来了。1973年美国的斯坦勒·科恩和哈巴·波亚两位博士,通过自由地把DNA进行切割,并同别的生物DNA进行重组,确立了基因重组技术。DNA本身作为一种物质来说,地球上所有生物的DNA都是相同的。因此,要造出人体和大肠杆菌的 “混血儿”,就可以办到了。
在人体中,为了调节血糖浓度而不断地制造着胰岛素。如果把能发出制造胰岛素指令的基因从人体中取出来,然后转移到大肠杆菌的基因里去,便可以由大肠杆菌连续不断地制造出无副作用的人造胰岛素来。过去都是以猪等牲畜身上提取胰岛素,用于治疗糖尿病的; 今后可大量生产人造胰岛素了。抗癌、抗病毒的干扰素、治疗矮小症的生长激素等药品,以往只能从人体中获得,且药数极微,但是现在可以由大肠杆菌来制造了。
遗传工程学这门新技术,自从在医药品的生产上打开突破口后,飞跃发展起来了。现在已经开始研究具有固氮能力的新作物 (它能利用空气中的氮作为肥料),并已研制抗病能力强的新作物等。看来,将来还可在培养皿里,利用微生物制造肉类蛋白和大豆蛋白。
在医疗领域里,如果人体内部分基因有缺陷,缺乏一种特定的酶 (在生物体内,起化学反应催化作用的蛋白质),会导致遗传病,现在在设法应用遗传工程学来治疗这种病了。这种基因治疗,1980年美国加利福尼亚大学的克莱茵教授已作过临床试验,当时有人认为这是操之过急,而予抨击。可是正因为这是治疗遗传病这种不治之症的,所以人们还是对这种治疗法寄以厚望。