人与自然 系列丛书-第203部分
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就利用这个质粒把胰岛素基因带进大肠杆菌的细胞里去。
在进行这些工作的过程中，要用各种各样的生物催化剂，也就是酶。有的酶能把质粒切断，有的酶能把基因和质粒连接在一起等等。这些酶就像机械工程师手里的钳、螺丝刀差不多，是科学家们搞基因工程必不可少的工具。
所以人们把这些酶叫做工具酶。
把基因和运载体连接在一起以后，就可以通过感染、渗透，或者是微量注射等办法，让基因随着运载体进到生物的细胞里去。科学家们选择了寄生在人的大肠里的大肠杆菌，作为接受基因的细胞。因为大肠杆菌很容易得到，也很容易繁殖。
基因进入细胞以后，要让基因工作起来，还要创造一些条件，比如要想办法让基因开动起来，还要给细胞提供营养等等，让它为我们生产出胰岛素来。这就是第三步了。科学家把经过基因工程改造而产生的新菌种，叫做基因工程菌。
在美国，用基因工程菌生产出来的胰岛素已经投入市场，使用在临床上。
十多年前，我国科学家建立的生产人工胰岛素的基因工程菌，生产效率大大提高，为投入生产奠定了基矗医药工业上，除了刚才介绍的胰岛素的生产以外，还有许多贵重药品都通过基因工程技术生产出来。比如治疗侏儒症的人生长激素，对治疗癌症有很大作用的干扰素，以及人血清白蛋白等等，都已经经试制成功，不久的将来可以投入生产。基因工程技术的应用，将改变传统的药物来源和生产工艺，引起医药工业的重大技术革命。
在农业生产上，基因工程技术在培育农作物新品种和家禽新品种方面，也将会大显身手。有人把一种乙醇脱氢酶基因送到农作物的细胞里，培育出耐涝能力特别强的作物。有人把一种使农作物能够忍耐高的渗透压的基因送进农作物，培育出耐旱、能在盐碱地里生长的作物。还有人把抗枯萎病的基因送进棉花细胞里，培育出抗病的棉花品种。更有趣的是，1982年，美国科学家用基因工程技术把大白鼠的生长激素基因传给了小白鼠，结果增育出个子增加一倍的大个子老鼠，而且这种长大个子的遗传特性，可以传给后代。
科学家们正在考虑用基因工程技术培育家畜新品种，如果成功，那么使猪长得像牛那样大，甚至长得像大象那样大也是可能的。
基因工程技术不但在生产上可以大显身手，在生物学研究中也大有用常比如对于癌症的研究，基因工程正在发挥作用。现在已经有人发现，癌症是由基因发生了某种变化而引起的，使人类对癌症的认识前进了一步。科学家们认为，基因工程技术是解决生物学上一些重大难题的有力工具。
目前基因工程技术的应用，还有许多问题没有解决，许多研究成果要走出实验室，进入大规模应用，还有一段距离。现在科学家们花很大精力在研究怎样使基因工程的产品产量高而又成本低。只有解决这个问题，基因工程技术才能得到经济效益。有人说，基因工程是今天的科学，明天的技术，后天的产业，这话是有道理的。
人体的“百科全书”
有人说人类基因组工程是人体的“百科全书”。你知道什么叫人类基因组工程吗？这是一项可与生产原子弹的曼哈顿计划和载人登月的阿波罗计划相比的宏伟工程，它是指对包含人的遗传信息的整套染色体的系统研究工程。
我们知道，人的基因是由遗传密码核苷酸组成的。每个人体细胞内有23对染色体，染色体上有10万个基因，它们约由30亿个核苷酸对组成。打个比方吧，如果我们把一个核苷酸对看作是一个词，把这套30亿个核苷酸对印成书，就相当于1000套厚厚的《辞海》。从这个角度来说，这是一部包括人类全部基因组信息的遗传基础的人体科学的“百科全书”。因为人类基因组计划的目的，便是要把储存遗传信息的所有核苷酸的排列顺序统统搞清楚。
这项计划最早是在1985年由美国科学家提出来的。经过专家们反复论证，在1988年美国国会终于批准实施这个计划，准备花15年时间，投资30亿美元将这30亿个核苷酸的排列“奥秘”找出来。世界上有很多国家的科学家们都热衷于此项研究工作并积极设法参予，因为他们充分意识到这项工作的意义及它对以后科学发展的推动作用。可以说，这项计划已形成了本世纪以来的基因组研究热。
目前科学家们准备把此项工程分成三个阶段进行实施：一是描绘人类基因组图谱，也就是必须确定基本一个基因在某一个染色体上的确切位置；二是制作物理图谱，这是一种比较精确地对基因的描绘，即人们通过物理图谱可以找到任何一段DNA的精确排列位置；三是可以准确地测定DNA的顺序，这将是整个计划工程中最艰难的一个步骤。
从1988年美国国会批准实施这项宏伟的人类基因组计划开始，至今已近10年了。按照科学家们的预计，此项伟大工程将在15年内完成，即要在下世纪初完成。到了那时，人类便拥有一部关于人体科学的“百科全书”，人类将自信地面对各种疾玻因为各种遗传并癌症的起因与治疗等难题，都可以依靠查阅这部“百科全书”来解决。
所谓基因治疗，就是对人体的致病基因进行手术，或“切割”下来换上正常的基因，或用化学、物理的手段使其“改邪归正”，不再致玻要进行基因治疗，首先就要找到致病基因。在10万个基因，或者说是60亿个核苷酸对的茫茫大海中找到某种疾病的致病基因，实在是谈何容易。
人类光是遗传性疾病就不下4000种，每种遗传性疾病都是受一个或数个致病基因控制的。基因治疗是治疗遗传性疾病最有效的手段，甚至是唯一的根治手段。然而，这4000多种遗传性疾病中，已找到致病基因的还不到3％。
一旦人类基因组计划实现，这4000多种遗传性疾病的致病基因就将暴露在光天化日之下，进行基因治疗就有了保证。
再拿人们视作洪水猛兽一般的癌症来说吧。至今已在人的DNA里发现了近百种癌基因，这些癌基因长时期处于静息状态，一旦有某种条件使它活化，它就会使细胞无节制地分裂，人就会生癌。实施人类基因组计划后，所有的癌基因都将一一亮相，给治疗带来许多线索——或者是进行基因手术，或者是控制它的活化条件，等等。这就等于为人类攻克癌症堡垒提供了一份精确的军用地图。
更有趣的是，人类基因组计划实现后，每个人在胎儿阶段就能作出基因组分析，建立起个人的基因档案。这份档案里不仅记载着致病基因，还记载着体质、性格、语言、智力等多方面的遗传特点。人们可以根据这份档案来预防疾病，确定最适宜于自己的生活方式、饮食规律以及事业上的发展方向，大大提高生命的质量。这部“基因辞典”将是人类全面细致地认识自身的“金钥匙”。它的问世，将使人类在人体科学中大大地前进一步。可以毫不夸张地说，它将使人体科学研究出现一次新的飞跃，它将极大地促进人体生理学、病理学、遗传学以至人类考古学及与此相关联的各种边缘学科的迅速发展。
基因工程的应用
基因工程的产生使整个生物技术跨入了一个崭新的发展时代，传统的生物技术与基因工程的结合形成了真正有生命力的现代生物技术。
运用传统的生物技术方式要用10万只羊的下丘脑才能获得1毫克生长激素抑制素，所耗资金相当于通过人造卫星从月亮上搬1公斤石头回地球；现在通过基因工程，将人工合成的人生长激素抑制素基因重组一个高效表达载体在大肠杆菌中表达，只需要10升这种重组的大肠杆菌培养液经计算机严格控制条件就可以获得。这就是现代发酵工程的威力。
1989年，美国将获得抗体的重链基因和轻链基因构建成重组DNA，转入烟草细胞，利用植物细胞组织培养技术培养出转基因烟草，结果在烟草叶片上产生了点叶蛋白总量的1。3％的抗体。按照这种水平计算，美国只需要用其目前种烟草土地面积的1％来种这种转基因烟草，每年就可以生产出270公斤的抗体，足够27万病人用1年。这是基因工程与细胞工程结合后产生巨大社会效益和经济效益的一个明证。
现在的遗传育种基因工程技术把一些有用的优良或特殊性状的基因转入到农作物中，缩短育种时间达几万倍。目前已经培育出了抗病毒、抗除草剂、抗虫、高蛋白的各种农作物品种，也培养出了携带人的生长激素基因的猪种和鱼种，它们都比普通猪和鱼要长得快，长得大。
现代酶工程在基因工程技术的帮助下已对各种酶进行大量改造。例如将水解霉素的青霉素酰化酶基因重组到一个质粒上然后构建一个新的菌株，结果使新构建的菌株的酶活力提高50倍，等等。诸如此类的例子不胜枚举。
我国的基因工程研究及应用虽起步较晚，但已获得了较大的发展，取得了一定的成果，据不完全统计，已经研制成功和正在研制的基因工程产品就有几十种，有些已经投产并开始使用，如基因工程α—干扰素，基因工程乙型肝炎疫苗等等。总之，基因工程给传统生物技术带来了彻底的革新，而且应用范围仍然在不断加深扩展，前景十分广阔。
生物工程新星——蛋白质工程
现代的酶工程将奶酪也列为生产对象。然而，困难出现了。生产奶酪时用来杀菌的T4溶菌酶，在工作环境温度67℃下，3小时后活力仅剩下0。2％，这样就无法维持正常生产。
这个问题留给蛋白质工程来解决。
高新技术的日新月异实在令人赞叹不已。生物工程至今还常常被人用“方兴未艾”这个词来形容，却已经有了崭新的一代。基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程这四大支柱已经被归入“上一代”、“老一代”了。
又如，人们寄托了很大希望的抗肿瘤、抗病毒药物干扰素，遇热也极易变性，在…70℃的低温条件下也只能保存很短的时间。问题之二是产品的副作用。例如，用小鼠细胞培养、生产的单克隆抗体，进入人体后一方面表现出强大的药理作用，一方面却会引起免疫反应，因为它毕竟是异体蛋白。此外，生物工程的许多产品还存在着活性低、提纯困难等问题，这些问题正是蛋白质工程的攻关对象。
要改造一种蛋白质，大致要经过这么几个阶段：1。通过计算机图像分析，找出蛋白质整体结构中足以引起某个性能发生改变的关键部位，或者说在氨基酸长链中找到那个关键的氨基酸。然后确定这个氨基酸需要如何加工修饰，或者干脆用哪一个氨基酸来代换。
2。找到生物细胞中指导合成这种蛋白质的DNA片段，并找出与那个关键氨基酸相对应的碱基，经过分析后用另一个碱基来取代它。这个繁琐的过程也少不了计算机的帮助。
3。将改造过的DNA片段移植到细菌、酵母菌或其他微生物体内，经过培养，筛选出能“分泌”出理想的新蛋白质的菌株，再运用发酵工程大量生产这种新蛋白质。
以上说的仅仅是蛋白质工程一种比较有代表性的生产过�
