登陆注册
4944500000057

第57章 生物技术(5)

特异性细胞因子的发现与研究始于1950年至1960年。它的发展期为整个70年代,此时期不仅发现多种新的细胞因子,更重要的是制备了特异性抗体用于单个细胞因子的纯化和特性研究。20世纪80年代至90年代为细胞因子研究的黄金时代,由于分子生物学的迅速发展,通过分子克隆和单个细胞因子的分子表达,使许多细胞因子得到了鉴定,并生产出特异性细胞因子的单克隆抗体等产品,而且也发现了许多新的细胞因子,并证实了它们的特性。

细胞因子是一组多样性的多肽或蛋白质,这些分子有许多共同的特性:细胞因子是在天然免疫和特异性免疫的激活和效应阶段产生的,并起介导和调节免疫和炎症应答的作用;细胞因子的分泌是一短暂的和自身限制的过程;许多单个的细胞因子是由多种不同类型的细胞产生的;细胞因子作用于许多不同类型的细胞,这种特性称为基因多效性;细胞因子对同一种靶细胞通常有多种不同的效应,一些效应可以同时发生,但另一些可能在不同的时间发生;细胞因子的作用通常是过剩的;细胞因子常常影响其他细胞因子的合成,以至第二或第三种细胞因子连续地介导第一种细胞因子的生物学效应;细胞因子常常影响其他细胞因子的作用,两种细胞因子可以互相作用,互相拮抗,产生附加的效应;细胞因子如同其他多肽激素一样,通过与靶细胞表面特异性受体的结合而启动其作用,仅十分少量的细胞因子可占据其受体并能引起生物学效应;许多细胞因子受体的表达是通过特异性信号进行调节的,这种信号可能是另一种细胞因子,也可能是与受体结合的同种细胞因子;大多数细胞对细胞因子的应答需要新的mRNA和蛋白质合成,细胞因子与细胞表面受体结合而刺激其转录机制;细胞因子是细胞分裂的调节剂。

根据细胞因子的特异性功能,可将细胞因子归纳为四大类:①介导和调节天然免疫的细胞因子。主要是感染因子诱导的单核巨噬细胞产生的、刺激或抑制炎症反应的细胞因子。②介导和调节特异性免疫的细胞因子。通过T淋巴细胞对特异性抗原的识别和应答中诱生并起到增强、聚集和限定炎症的范围的作用。③刺激造血的细胞因子。由受刺激的淋巴细胞和其他细胞产生的幼稚白细胞的生长和分化的因子。④其他细胞因子。近年来由于分子生物学和克隆技术的发展和应用,陆续发现了许多新的细胞因子,其性质与生长、分化、免疫创伤愈合、胚胎发育、神经损伤修复和肿瘤发生发展有关。

什么是遗传密码

遗传密码是决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序,由三个连续的核苷酸组成的密码子所构成。由于脱氧核糖核酸(DNA)双链中一般只有一条单链(称为有义链或编码链)被转录为信使核糖核酸(mRNA),而另一条单链(称为反义链)则不被转录,所以即使以双链DNA作为遗传物质的生物来讲,密码也用核糖核酸(RNA)中的核苷酸顺序而不用DNA中的脱氧核苷酸顺序表示。在转运核糖核酸(tRNA)分子中有一组与mRNA中的密码子配对的三联体,称为反密码子。每种tRNA携带一种特定的氨基酸,在遗传密码的解读中起着关键性的作用。遗传密码共有64个,其中包括三个不编码任何氨基酸的终止密码子,即UAA、UAG、UGA。这种由三个连续的核苷酸组成的密码称为三联体密码。遗传密码具有无逗号、不重叠性、简并性和统一性等特性。

什么是遗传工程

遗传工程是一种应用范围甚广,用来有计划地改造生物、形成新的生物类型的新技术。即把一个生物体的基因或DNA分子的片段转移到另一个生物体中,定向地改变基因型,使之表现出新的遗传特性。遗传工程这一概念既包括人工选择,又包括所采取的各种生物学技术。利用遗传工程,我们可以选取真核细胞中的基因的某些部分在细菌细胞中进行研究。另外,可根据上面的方法,用病毒等作为载体把正常基因带进去,校正患者的有病基因,达到治疗的目的。遗传工程为培育动植物和微生物新品种,控制癌症以及控制和治疗人类遗传病等方面提供了可能。

冷藏生命会成为现实吗

1990年春天,国内外多家报纸先后刊出一则消息,引起了人们的莫大兴趣。这则消息说,人们偶然发现了一位20多年前因雪崩被埋在深雪中的瑞士登山家。由于长期处在低温下,他被完好地保存下来(包括生命),经一位教授用特殊方法将其升温,于是登山家复活了。他仍然保持着20多年前的年轻面貌,而他的弟弟则经不住岁月的消磨,比他老多了。

这则消息确实十分诱人,但它却是一则“愚人节”式的假新闻。这则消息之所以引起人们的兴趣,是因为它至少暗示人类的生命有可能用冷冻的方式保存下去,我们不是在南极冰中发现过活着的微生物吗?我们不是见到冻土中死而复生的蟾蜍吗?这样的实例还可以举出一些。人类希望延续生命的期待是如此强烈,它使许多科学家谨慎地向前探索,并取得了相当可观的成果。

目前,在“人体组织库”中,人的血球、动脉血管、心脏瓣膜、皮肤、精子乃至胚胎都能冷冻保存了,以保证救死扶伤的需要,但是现在要讲对整个人体进行冷冻保存还为时过早。迄今为止实行过冷冻保存的人体在冻结的过程中,大多受到不可挽救的损害,死而复生几乎是不可能的,而且完全没有科学根据。

根据目前的研究,需要冷冻保存的人体组织或器官越复杂,冷冻的难度就越大,现在还没有一个实例能够证明,可以长期冷冻和复苏整个成人脏器。对动物和人体的复杂组织或器官的冷冻实验表明,在低温状态下,用肉眼观察它们似乎没有什么改变,但在显微镜下观察会发现,这些组织或器官内的水分由于冻结成冰晶,细胞于是脱水萎缩,冰晶膨胀使细胞膜破裂,从而使细胞丧失了原有功能而完全损坏。在解冻的时候,由于组织或器官已受到严重损伤而不可能加以利用。

更复杂的问题在于,对人体组织或脏器中的不同细胞不能采用同样的冷冻方法,即使在同一脏器中,也要依据不同的细胞,采用不同的冷冻保护液和不同的冷冻速度,以及不同的解冻方法,这才有可能将人体脏器长期保存。而今天我们还做不到。

尽管冷冻保存部分人体组织、器官的技术尚未成熟,但在近年来还是取得了惊人的进展,许多人体组织都可以在冷冻过程中毫无损伤地保存下去。科学家们先是将这些组织浸入甘油,然后以适当的速度将它们冷却至液氮温度。在这么低(-175℃)的温度下,这些人体组织分子活动和生理活动都趋于停止并不再衰老,理论上可保存至数千年之后。

冷冻保存各种活体组织是低温生物学家们的理想,也是他们的主要研究目标,目前成功冷冻的组织虽难说永久保存,但保存几十年该是没有问题的,有使用冷冻保存16年的血液使手术成功的实例。冷冻保存各种活体组织在临床上有很大的价值。比如:在治疗癌症的过程中,患者的骨髓会受到损害,免疫系统的机能将降低。为解决这个问题,可事先抽取患者的一部分骨髓冷冻保存,治疗后再重新注入他的身体。

在器官移植方面,延长脏器的冷冻保存期显得尤为重要。低温生物学家们在肾脏的冷冻保存方面获得了相当的成功。他们向肾脏血管中注入冷冻保护液,使其冷却至0℃,为进行肾脏移植手术赢得了时间。目前肾脏已能保存72小时之久。全世界每年进行的肾脏移植手术已由几年前的年平均500例,一跃而为年平均5 000例以上。

目前,国外一些科学家还在进行“假死状态”或“冬眠状态”的研究,他们将灵长类动物冷冻至冰点,再设法使其复生,不过这一研究最有意义之处不在于起死回生,而在于应用于外科手术,这可使手术中不再出血。把人体保存于假死状态的技术,科学家预期将在2001年至2010年时实现。但是这种保存只是暂时的,距冷冻保存人体的目标还差得远。

那么人类延续生命的愿望是不是难以实现或遥遥无期呢?不是的,低温生物学的发展过程表明,这一目标有可能在半个多世纪后实现。一位科学家列举了人体组织随时间推移成功保存的情况:精子和红血球是在20世纪50年代,胚胎是在60年代,角膜是在80年代做到冷冻保存的。根据目前低温生物学研究的进展速度,到2040年就能冷冻保存人的肾脏、心脏,到2060年就可冷冻保存整个人体了。

人可以永生吗

自古以来,人们就一直在寻找延长自身寿命的途径,幻想着永生。今天的人,将获得另一种意义上的永生。这指的是男人和女人都可能在任何年龄甚至死后得到孩子。

男性生殖细胞的冷藏早在20世纪80年代中期就已进入普通的医学实践,冷藏的细胞可无限期保存,今后用来进行人工授精,哪怕提供者本人已不在人世。有许多男人在年轻力壮时就冷藏了自己的精子,这主要是一些所从事职业有生命危险的人,如军人、警察等。不久以前美国就曾讨论过关于冷藏所有因不幸事件而丧生的男人生殖细胞的建议。

女性生殖细胞构造相对复杂,保存起来难度较大,但遗传学家们已研究出特殊的方法,在不久的将来将开始对卵细胞的冷藏。可以预见,一个人在弥留之际可以为自己计划中的婴儿指定母亲或父亲,确定婴儿的出生日期和性别的那一天已为期不远。

然而,如此繁衍后代并不是真正意义上的永生,在精子和卵子结合时,父母的个性已经消失,只有采取人体细胞的无性繁殖才能培育出与细胞提供者完全相同的人。事实上这一点在不久前,遗传学界发明基因克隆方法后已成为可能。目前,科学家们一直在探索着人类寿命极限的问题。有专家指出,人在最理想的条件下可生存300~400年甚至更久。他们的主要论据之一是圣经故事中有这样的长寿者,但却提不出这一结论的科学依据。

最新研究成果表明,肌体死亡的界限是110~120年,心脏的工作寿命大约为120年,免疫系统在100年之后开始衰竭,肾脏在120~130年时停止作用,100年以后造血功能也受到破坏。罕见的长寿现象只不过是一些例外。日本老年学家调查表明、长寿是有遗传性的,而且范围极窄。

人体内有生物钟在不停地运转。到一定的时间细胞就会停止繁殖。只有癌细胞不死,因为它的生物钟是紊乱的。然而假如我们像某些老年学家所提议的那样试图赋予细胞以不死的特性,那么我们还是免不了死于癌症。

克隆是指含有完全相同的遗传信息生物及细胞吗

克隆是指含有相同遗传信息的生物及细胞。一卵生的双胞胎是由于某种原因使发生了一次卵裂后的受精卵一分为二,各细胞分别形成一个个体的结果。他们彼此互为克隆。在畜牧业中,为了获得优良品种,也在进行克隆的研究。受精卵克隆是指卵裂后的受精卵各细胞发育而形成个体,产生的后代之间互为克隆。体细胞克隆是指除去核的未受精卵与成熟机体体细胞的细胞核融合,再将它移植到代理母亲的子宫内的方法。这种情况下产生的后代就是一种含有与成熟体细胞相同遗传信息的克隆。在哺乳动物的体细胞克隆领域中,于1996年成功地克隆出了羊。受精卵克隆只能克隆出与卵裂后形成的细胞数目相同的克隆,而体细胞克隆则不同,它可以利用无数个成熟体细胞,因此可以产生大量的相同克隆。

克隆技术标志着人类进入了复制时代吗

“克隆”是英文clone的音译,其含义是“无性繁殖”。即生物体通过体细胞进行的无性繁殖以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。克隆被称作生物学的“圣经”。克隆植物古已有之,“无心插柳柳成荫”就是对柳树的克隆;克隆动物则进展缓慢。1997年2月22日英国胚胎学家维尔穆特和坎贝尔宣布,他们运用克隆技术已于1996年7月成功复制出一只取名“多利”的绵羊。克隆羊“多利”没有父母双亲,只是某一只羊的“翻版”后代,如同小说《西游记》中的孙悟空,拔下一根毫毛再吹口气,便生出一群一模一样的小孙悟空。科学家先从一只雌性成年绵羊的乳腺组织抽取细胞,在实验室培植后,移入一个已经除去细胞核的卵子内,再将这个卵子放进另一只雌性绵羊体内,让它在正常的环境下成长,结果产下一只在遗传物质上与原先被抽取细胞的那只一模一样的绵羊。由于“多利”的产生未经过精子与卵细胞结合的受精过程,属于无性繁殖,故称为“克隆羊”,意思是“无性繁殖的羊”。此后不久,美国人则宣布克隆猴成功。克隆羊“多利”的诞生无疑是在遗传工程上的重大突破。与此同时,克隆技术的重大突破也对人类的生存及前景带来巨大冲击,诺贝尔和平奖得主罗特布拉特甚至将其与原子弹的面世相提并论。一些科学家认为,这已经打开了人类也可以无性繁殖的大门。更有危言耸听者惊呼,人类已闯进了“复制时代”。

克隆技术的应用十分广泛,它不仅是园艺业和畜牧业选育遗传性质稳定的优质果树和良种家畜的理想手段,而且在医学领域的应用也具有十分诱人的前景。目前,美国、瑞士等国已能利用克隆技术培植人体皮肤进行植皮手术。不久的将来,还将借助克隆技术“制造”出人的乳房、耳朵、软骨、肝脏,甚至心脏、动脉等组织和器官,供应医院临床使用;而且,还可以用克隆技术来大量繁殖许多有价值的基因,生产出人们所需用的各种名贵药品。

人类进行克隆的历史是如何变迁的

公元前5000年,人类祖先发现,最茁壮的植株的种子培植出的谷物也更优良。这是人类开始按照人的意图控制生命的开端,这也是克隆技术最终目标的最初体现。

1952年,小小的蝌蚪改写了生物技术发展史,成为世界上第一种被克隆的动物。美国科学家罗伯特·布里格斯和托马斯·金用一只蝌蚪的细胞创造了与原版完全一样的复制品。

1972年,克隆技术精细到以单个基因复制为单位。科学家将某种特定基因单离出来,将它与某有机体(最初是一种酵母)结合,有机体将新基因融入自己的DNA结构后再繁殖,产生出理想基因的复制品。

1978年,第一例试管婴儿出生。整个世界吵嚷着想要目睹人类第一个体外受精婴儿路易斯的“庐山真面目”。英国医生用丈夫的精子在一个试管内使卵子受精,然后将胚胎植入健康母亲的子宫内。

同类推荐
  • 握手太空的航天科技(新编科技大博览·A卷)

    握手太空的航天科技(新编科技大博览·A卷)

    现代社会的飞速发展很大程度上得益于科技的进步,“科技是第一生产力”已日益成为人们的共识。但是,由于现代科学的分工越来越细,众多的学科令人目不暇接。对于处于学习阶段的广大青少年而言,难免有“乱花渐欲迷人眼”的困扰。有鉴于此,我们组织了数十名在高等院校、教育科研机构工作、有着丰富的青少年教育的专家学者,编选了这套《新编科技大博览》。
  • 站在巨人肩上-从诺依曼谈人工智能

    站在巨人肩上-从诺依曼谈人工智能

    本套《站在巨人肩上》丛书,共30本,每本以学科发展状况为主脉,穿插为此学科发展做出重大贡献的一些杰出科学家的动人事迹,旨在从文化角度阐述科学,突出其中的科学内核和人文理念,增强读者科学素养。
  • (探究式科普丛书)晶莹剔透的雪

    (探究式科普丛书)晶莹剔透的雪

    本书主要介绍了雪的成因、形状、特征以及由雪引发的一系列转化与裂变,同时深入地探讨了雪灾、冰雹等自然灾害。
  • (探究式科普丛书)解读人类与地球

    (探究式科普丛书)解读人类与地球

    本书从地球起源入手,系统地阐述了地球的基础知识,形态特征,地球位置形成以及和其他星球的关系,并且还介绍了地球的灾害,地球的未来,人类的生活与地球息息相关,旨在让读者更多更全面地了解地球,了解人类赖以生存的唯一的家园。
  • 千姿百态的海洋生物

    千姿百态的海洋生物

    每当我们在岸边捡着浪潮送来的贝壳,望着一望无际,时而波涛汹涌,时而风平浪静的海洋的时候,总是在想蔚蓝色的海水下,到底生活着哪些生物?是否有高度文明的“海底人”?又是否真有美人鱼?提到“一闪一闪”、“灿烂的光芒”这些词时,我们会想到晴朗的夜空,眨眼的星星。其实在海底也会有这种现象,海底的鱼也会常常发出灿烂的光芒,这又是怎么一回事昵?众多的海洋之谜,等待我们来揭开。因此,我们要不断向前,勇敢攀登科学高峰。
热门推荐
  • 记忆漏洞

    记忆漏洞

    钟弦是在SZ打拼的一枚年青,正当工作与事业有起色之时,他开始反复梦到一个人,却想不起他是谁。与此同时,一个警察造访了他,种种迹象表明他和一个同事的失踪有莫大的关系。
  • 你是我可以到达的远方

    你是我可以到达的远方

    羽樱(女主)在婚礼的前一天跑回国内,又坐着火车来到Y县,想逃却逃不掉那个充满利益的圈子,周围人以为她又胖又丑,却没想到都是伪装,这个时候遇到他生活变得不一样了。
  • 给一个美好的结局

    给一个美好的结局

    从18岁花季到27岁大龄未婚女青年,9年的情感经历,天天被催婚,各种相亲。。我有爱的人好吗。只是爱在心口难开。。
  • 帝国的覆灭

    帝国的覆灭

    十多年的战争,伊利奥斯帝国正处于崩溃的边缘,身处帝国周围的国家都蠢蠢欲动。主角,只是帝国中一名小小的军官。而他该何去何从?“愿用鲜血换取帝国荣耀!”伊利奥斯士兵怒吼道。小说交流群:432903105希望大家把我小说中欠缺的地方提出来。也希望大家多给我一些建议。谢谢┗|`O′|┛嗷~~
  • 塔罗牌少女之流星下的守护

    塔罗牌少女之流星下的守护

    九百年前,塔罗族堕落。族人惨死,塔罗族公主是当年一位幸运的存活者。公主要复兴塔罗族?不可能,塔罗族血脉已将近断。公主要复仇?对,当年屠族的事情已经成了公主最大的心事。可,复仇很容易?不,复仇很难。在好朋友面前复仇?怎么可能!公主可是一个心慈手软到爆的。但最后,公主却因情…“我问你,你喜不喜欢我!”公主高傲的问,“我喜欢你,希望我们永远在一起。”男子答到,公主轻轻说“如果可以,我希望我们永远在一起……”在那遥远的山坡上,一个孤独的身影对着流星许愿。在数亿年的轮回之后,21世纪的再次来临,不知道是否有人记得那雪山之上那抹孤独的背影……
  • 幻都异灵

    幻都异灵

    我们都是自命不凡的小孩儿,带着热血与信念,梦想与勇气冲向未来!
  • 叶媚

    叶媚

    穿越就算了,穿越到修仙界也算了!但是!坑爹的,叫我一妹子穿成一汉子是闹哪样!啊!=-O特么的还是穿到合欢宗!这下是该找女人还是找男人谈恋爱啊
  • 三十三岁必读书

    三十三岁必读书

    本书共分七篇,包括:“生存篇首先要找到一块属于自己的立足之地”、“策略篇走对路才能步入脱颖而出的最近入口”、“心理篇摆正心态就可以直面一切”等。
  • 萌学园之重生的黑暗

    萌学园之重生的黑暗

    捍卫宇宙和平的萌骑士团,由幻之星、月之星、智之星、炎之星、十之星坚持到底,展开为正义奋斗和保护地球的神圣使命。
  • 穿越之我是韩信

    穿越之我是韩信

    当一名历史系大学生穿越回战火纷飞的年代,附身于战神韩信身上,又将经历怎样的风险?两个灵魂,一副身躯。且看他如何踏破重重困难,登上巅峰。