孟德爾的發現
1900年,三位生物學家:荷蘭的德弗裏斯、德國的科倫斯和奧地利的切馬克不約而同地各自發表文章,都稱讚一個科學界不知道的奧地利人孟德爾,說他發現了重要的遺傳學定律。原來,他們三人各自在遺傳學研究上獲得了重要發現,都準備發表論文,就去查閱以前的文獻資料,又都發現了30多年前孟德爾的文章。他們都意外地發現,自己的實驗研究,在孟德爾的文章中早有闡述。30多年前,孟德爾用豌豆作了8年試驗,發現了遺傳的規律,打開了現代遺傳學的大門,為現代遺傳學的發展奠定了基礎。NNN
農作物的蛋白質
人類的基本食物是以農作物為主的糧食。然而,低蛋白的糧食難以滿足人類對蛋白質的需求。當前全世界每年缺少蛋白質4 000萬噸。在糧食中穀類作物的蛋白質含量大約隻有10%。而豆類作物的蛋白質含量就很高,大豆的蛋白質含量高達40%。如果能把豆類中與蛋白質合成有密切關係的基因移植到別的農作物細胞裏,就可提高這些農作物的蛋白質含量。1981年6月,美國威斯康辛大學的肯普與霍爾領導的研究人員,利用基因移植技術,從菜豆裏取出了一個產生蛋白質的基因,把它拚接到根瘤杆菌Ti質粒運載體中,通過正常的轉入機理,把菜豆蛋白質基因轉移到向日葵細胞裏。科學家們正利用組織培養方法,使這個新類型“向日葵豆”細胞能再生出“向日葵豆”植株來,並期待它能生產出大量的豆類蛋白質。
1985年,中國的一位留學生在美國期間,把大豆中一種主要貯藏蛋白質的基因移植到一種叫做矮牽牛的植物體中。後來,他在這種矮牽牛的種子裏檢驗出了大豆的蛋白質。這說明大豆的蛋白質基因控製矮牽牛生產出大豆蛋白。這些成果表明,利用基因移植技術來提高農作物的蛋白質含量具有極大的發展前景。
逆轉錄現象
逆轉錄現象是在遺傳的中心法則發現之後,科學家們在某些體係中(如某些癌變過程中)又發現的一種新情況:在“逆轉錄酶”的作用下,能夠發生以RNA為模板,合成DNA。逆轉錄的發現,無疑是對“遺傳中心法則”的一個重要補充。逆轉錄現象表明,在蛋白質的合成過程中,不單DNA能決定RNA,而且RNA同樣可以決定DNA,再通過mRNA翻譯成蛋白質。後來科學家們發現這種逆轉現象,不隻是少數病毒所特有,其他病毒,甚至也是高級有機體的一種本能。
“腦袋”蛋白
美國加利福尼亞大學伯克利分校的科學家分離出一種促使胚胎細胞發育成嬰兒大腦和脊髓的蛋白物質,把探索人類神經係統發展奧秘的進程又向前推進了一步。
參與這一研究的科學家說,在實驗中將大劑量的這種蛋白注入青蛙胚胎之後,培育出的青蛙長出了體積超常的特大腦袋,所以,這種蛋白被稱為“腦袋”蛋白。研究顯示,在“腦袋”蛋白的控製下,胚胎產生一層生物組織膜,這層組織膜最終向內翻轉,形成大腦和脊髓。美國紐約州的一家製藥公司已通過無性繁殖方法得到了含有這一蛋白遺傳密碼的基因。科學家認為,在不遠的將來,“腦袋”蛋白可以幫助找到治療震顫麻痹綜合症和早老性癡呆症之類由神經係統退化引起的疾病的方法,促使死亡的神經細胞重新生長。
腦磁圖
人的顱腦周圍也存在著磁場,這種磁場稱為腦磁場。但這種磁場強度很微弱,要用特殊的設備才能測知並記錄下來,需建立一個嚴密的電磁場屏蔽室,在這個屏蔽室中,將受檢者的頭部置於特別敏感的超冷電磁測定器中,通過特殊的儀器可測出顱腦的極微弱的腦磁波,再用記錄裝置把這種腦磁波記錄下來,形成圖形,這種圖形便稱作腦磁圖。它是反映腦的磁場變化,這與腦電圖反映腦的電場變化不同。腦磁圖對腦部損傷的定位診斷比腦電圖更為準確,加之腦磁圖不受顱骨的影響,圖像清晰易辨,故對腦部疾病是一種嶄新的手段,為診斷發揮其特有的作用,要與腦電圖結合起來,互補不足。PPP
胚胎分割
核移植技術雖然可以大幅度地改善動物良種培育,但是采用去核卵細胞複製或核質雜交的方法去提高哺乳動物優良品種的繁殖率,收效不大。因為哺乳動物的雌性不像魚、蛙的雌性一次能排很多卵,一般為1~2個甚至幾個。
由於一個受精卵在發育成胚胎時,要經曆一個受精卵細胞分裂為兩個、兩個分裂為四個、四個分裂為八個……這樣的過程,並且動物細胞有全能性,英國劍橋大學生物學家威拉德森在1979年首先想到將受精卵在發育為胚胎的過程中分裂出的細胞加以分割,再將分割的胚胎細胞分別加以培養,從而發育出完整的新一代的方法,他用綿羊的幼胚進行了實驗。當綿羊的受精卵細胞從一變二、二變四、到四變八時,他將這八個卵裂期的細胞分割成四份,每份包括兩個細胞,然後將分割的細胞重新送到母羊的子宮裏麵發育,結果,母羊產下了4隻活潑的小羊羔。被分割的受精卵細胞發揮了它們的全能性,各自獨立地發育成健康的小羊羔。實驗充分證明威拉德森的設想是可行的。胚胎分割大大提高了動物的繁殖率。正常情況下,一頭良種奶牛,一生約產犢10頭,如用胚胎分割並找別的奶牛“寄母”懷孕,那麼從一頭良種母奶牛就能得到幾百頭良種奶牛。
胚胎工程
胚胎工程主要是對哺乳動物的胚胎進行某種人為的工程技術操作,然後讓它繼續發育,獲得人們所需要的成體動物的新技術,實際上是動物細胞工程的拓展與延伸。早在1891年,英國劍橋大學的赫普就在兔子身上首次成功地進行了受精卵的移植實驗。到20世紀30年代,這項技術已在畜牧業上獲得了越來越明顯的效益。進入20世紀70年代,出現了專門從事受精卵移植的企業。高等動物的受精卵移植又叫“家畜胚胎移植”,它是將優良種畜的早期胚胎從供體母畜體中取出來,移到受體母畜輸卵管或子宮中,“借腹懷胎”繁殖優良牲畜的技術。
胚胎冷凍技術
為便於長途運輸和隨時供移植使用,將那些6~7日齡已有20~30個細胞的新鮮活胚胎(或分割後的半胚胎、1/4胎)在-196℃的超低溫下冷凍貯存。這是在冷凍精子的技術基礎上進一步發展起來的一項新技術。目前用冷凍胚胎移植的成功率約為鮮胚胎的70%~80%。
胚胎分割技術
為成倍甚至成數倍地提高優良胚胎移植後所得到的成體數,用顯微外科的手術方法將一個胚胎分割為2個或多個,製造同卵多仔。國內外科學家們已在鼠、兔、牛、羊、豬的胚胎分割上取得了成功。
胚胎融合技術
胚胎融合技術就是將兩個除去表層的透明帶的不同品種或不同種的胚胎黏合在一起,或將兩個裸胚各切一半,分別合成兩個新的嵌合體胚胎。然後,將新合成的胚胎移植到受體母畜體內讓其繼續發育形成一種嵌合體的新後代。
胚胎性別鑒定技術
胚胎性別鑒定技術就是在不影響移植發育的前提下,將供移植胚胎上的細胞取下少許,用電泳法、HY抗法、DNA探針法以及離心分離法等先進技術進行性別鑒定,以便按需要控製繁育新仔畜的性別。
啤酒酵母
啤酒酵母是一種單細胞的微生物,卻含有種類、數量都異常驚人的營養物質、維生素B群、16種氨基酸、14種礦物質和17種維生素,其蛋白質含量高達52%。更令人矚目是,它還含有豐富的核酸——這是細胞中的遺傳物質,也是製造新細胞不可缺少的物質。因此,說它是營養素的寶庫,毫不為過。
啤酒酵母有助於糖類的代謝,並且有安定神經係統、提高食欲、強化消化機能的作用。此外,各種研究早已發現,啤酒酵母的細胞壁含有豐富的抗癌物質,不僅可抑製癌細胞的生長繁殖,也可減輕癌症放射治療和化學治療後所產生的副作用。
不過,啤酒酵母也含有相當多的磷。因此,在補充啤酒酵母的同時,最好也多攝取含鈣量多的食物,來加以中和。一般人每天以食用10克為宜;至於風濕病、關節炎及骨質疏鬆症的患者,應減量攝取;而孕婦、哺乳的女性、常做劇烈運動或生病的人,則不妨稍微多攝取一些。
胚膜
胚膜是高等陸生動物胚胎發育過程中胚體以外的一些膜組織。這些膜可提供個體發育的適宜的小環境,並能吸收營養,交換氣體和存放、排泄廢物等。胚膜是動物從水生進化到陸生的適應性裝備,是完成胚胎發育的過渡性結構。
嘌呤黴素
嘌呤黴素是一種蛋白質合成抑製劑,它具有與tRNA分子末端類似的結構,能夠同氨基酸結合,代替氨酰化的tRNA同核糖體的A位點結合,並摻入到生長的肽鏈中。雖然嘌呤黴素能夠同A位點結合,但是不能參與隨後的任何反應,因而導致蛋白質合成的終止並釋放出C-末端含有嘌呤黴素的不成熟的多肽。
嘌呤黴素是由白色鏈球菌發酵製得的抗生素,熔點175.5~177.0℃,旋光度-11(乙醇)。在酸性溶液中分解成為6-二甲胺嘌呤,O-甲基-L-酷氨酸及3-氨基-3-去氧核糖。結構與氨基酰tRNA分子中腺苷相連結的氨基酸末端基因相似,因而它可作氨基酰tRNA的類似物,從而取代一些氨基酰tRNA進入核糖體的A位與正在延伸的多肽鏈結合,當延長中的肽轉入此異常A位時,容易脫落,以肽基嘌呤黴素的形式從核糖核蛋白體上早期解離,終止肽鏈合成,從而抑製了蛋白質的合成。由於嘌呤黴素對原核和真核生物的翻譯過程均有幹擾作用,故難於用作抗菌藥物,主要用作研究蛋白質合成的生物化學工具。有人試用於腫瘤治療。
破譯三體密碼
1961年,美國生物學家尼倫伯格和馬太合成了由許多“尿核苷酸”連結成稱為“多聚尿苷酸5555…”的長鏈,他們把這條人工合成的長鏈加入含有多種氨基酸、酶、核糖體和一些合成蛋白質所需要的其他物質的溶液中。溶液中形成了一條隻有苯丙氨酸連接而成的多肽鏈,由此,尼倫伯格和馬太就確認苯丙氨酸的三聯體密碼是555。第一次試驗成功後,尼倫伯格和奧喬亞聯手進行了比第一次稍複雜的試驗。首先,他們用“尿苷酸”和“腺苷酸”(A)兩種核苷酸合成一條多核苷酸,把這條多核苷酸加進具有合成蛋白質一切必要物質的溶液中時,多肽鏈也在溶液中出現,可見在這條多肽鏈中,除苯丙氨酸外,還有亮氨酸、異亮氨酸和酶氨酸。到1967年,才破譯出了20餘種氨基酸的密碼子,此外也發現了有些密碼子另外還代表著起始、終止和標點。
破譯微生物遺傳密碼
微生物是一大群小生物的總稱,因其形體小而得名。投入少、收效快的微生物基因組研究,是當今世界基因組研究中的前沿領域。我國地理環境複雜,含有豐富的微生物資源,研究這些微生物,無論對於生物進化研究,還是特殊酶以及蛋白質的結構和功能研究都有重要意義。
1998年初,我國科研人員在雲南騰衝地區考察時在沸泉中發現了一種嗜熱細菌,最適合在75度左右高溫下生長。在進行分類、形態方麵的研究後,研究人員發現,國內第一個被發現的這種極端嗜熱菌,是國際上從未報道過的新菌種。
科研人員從培養的細菌中提取了基因組DNA,構建了測序模板文庫,還建立了反映測序進展與存在問題以及用於組裝、注釋、尋找基因的軟件。在基因測序中,獲得了單機日產、序列讀長、準確率等指數與國際同行並駕齊驅的好結果。
破傷風
破傷風是由破傷風杆菌感染引起的,患者出現肌肉痙攣、口角向外、向上扭斜、眉梢上吊、呈苦笑麵容,重者出現角弓反張,使人痛苦難忍,甚至死亡。
德國細菌學家貝林1881年開始研究細菌學。他在李斯特抗菌術的影響下,試圖在體內找到一種消毒劑,以便將浸入體內的細菌無害化。1889年,貝林在科赫衛生研究所結識了日本學者北裏柴三郎。這位學者精通中國古代醫學,從他口中了解到中國古代醫書上有一條“以毒攻毒”的治病法則。他們根據這條醫理,提出了“抗毒素免疫”的新概念。經過300多次實驗證明,將已感染過破傷風杆菌而依然存活的動物血清注射給剛感染破傷風杆菌的動物身上,可預防破傷風病症的發作,從而證明了已感染破傷風杆菌的體內產生了抗破傷風杆菌的抗毒素。1890年,他倆製得了這種破傷風抗毒素。1895年,貝林在瑪爾堡衛生研究所開創了抗毒素製品的研究工作,提供一種毒素與抗毒素的混合藥劑,使機體獲得被動免疫和主動免疫。他因在抗毒素血清治療方麵的功績,於1901年獲得第一個諾貝爾生理學和醫學獎。