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第32章 人类创造的奇迹(5)

短效口服避孕药有三种。口服避孕药1号,即炔诺酮片;口服避孕片2号,即复方甲地孕酮片;口服避孕药0号。前两种比较常用。

长效口服避孕药主要有复方18-甲基炔诺酮月服片、复方16-次甲基氯地孕酮月服片和长效1恩号避孕药。长效避孕药一般每个月只服一片即可有效。

速效口服避孕药又叫探亲避孕药,主要适用于分居两地的夫妇临时探亲过程中避孕所用。

复方口服避孕药之短长

复方口服短效避孕药是一种非常可靠的避孕药物,如果能按照规律服用,避孕有效率接近100%。

另外,它还有非常宝贵的辅助治疗功效,可治疗月经紊乱、痛经等病症,并能有效治疗子宫内膜异位疼痛,减低宫外孕和卵巢癌的发生。

但是,一定要根据自己的实际情况选择合适的复方口服避孕药,并正确使用,否则会产生严重的副作用。常见的有呕吐、腹泻或药物相互作用使有效率降低,导致避孕失败。少数妇女会出现头痛、恶心、乳房胀感、体重改变等症状。

DNA

“浮出水面”的DNA

1868年,瑞士籍生物化学家米歇尔用胃蛋白酶分解脓血时,发现细胞核中含有一种富合磷和氮的物质。德国化学家霍佩·赛勒给该物质取名为“核素”,人们发现它呈酸性后,又改叫它“核酸”。

20世纪,美国科学家莱文发现核酸中的碳水化合物是由5个碳原子组成的核糖分子。核酸由核苷酸组成,每个核苷酸又由磷酸、核糖和碱基构成。他将核酸分为核糖核酸和脱氧核糖核酸。脱氧核糖核酸的碱基有四种:腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。

生命的密码——DNA的双螺旋结构

1952年,美国生物学家詹姆斯·沃森和英国物理学家佛朗西斯·克里克,发现了DNA分子的双螺旋结构,并共同完成了DNA金属模型的组装。

DNA由两条核苷酸链组成,它们沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起,很像一座螺旋形的楼梯,两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷交替结合的骨架,而踏板就是碱基对。

1967年,遗传密码全部被破解。它表明:基因实际就是DNA大分子中的一个片段,是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位,这种控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。

DNA的特性与功能

DNA是由核酸单体聚合而成的高分子聚合物,对紫外线有吸收作用。它的四种含氮碱基在组成上具有物种特异性和规律性,即其比例在同物种不同个体间是一致的,但在不同物种间则有差异。

DNA的功能是贮存决定物种的蛋白质和RNA结构的全部遗传信息;策划生物有次序地合成细胞和组织;确定生物生命周期的活性和生物的个性。

DNA亲子鉴定

一个人有23对(46条)染色体,同一对染色体上占有相同“座位”的一对基因称为等位基因,一般一个来自父亲,一个来自母亲。

如果检测到某个DNA位点的等位基因,一个与母亲相同,另一个就应与父亲相同。除了双胞胎,每个人的DNA都是独一无二的。

DNA鉴定亲子关系目前用得最多的是DNA分型鉴定。人的DNA分子空间模型血液、毛发、唾液、口腔细胞等都可以用于亲子鉴定。利用DNA进行亲子鉴定,只需作十几至几十个DNA位点检测。如果这些位点全部一样,就可以确定亲子关系;如果有3个以上(包括3个)的位点不同,则可排除亲子关系;有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,还需通过加做一些位点的检测进行辨别。

人类基因组计划

人类基因组计划是由美国科学家于1985年率先提出,于1990年正式启动的。这一计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗计划并称为三大科学计划,旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组进行精确测序,发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置,破译人类全部遗传信息。

2000年6月26日,参加人类基因组工程项目的美、英、法、德、日和中国的科学家共同宣布,人类基因组草图的绘制工作已经完成。

最终完成图要求测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构,序列错误率低于万分之一。有95%常染色质区域被测序。

DNA芯片

DNA芯片又称基因芯片,实质上就是一种高密度的DNA探针阵列。它采用在位组合合成化学和微电子芯片的光刻技术等,将大量特定系列的DNA片断有序地固化在玻璃或衬底上。

DNA芯片可检测到大量相应的生命信息,包括基因识别、鉴定以及基因突变和基因表达等方面。目前,DNA芯片主要用于对生命信息进行储存和处理,它能够迅速、高效、同步地获取规模空前的生命信息。

DNA芯片技术有望成为今后生命科学研究和医学诊断中革命性的新方法。

基因工程

世界上第一个基因工程的技术专利

1973年,美国斯坦福大学的科恩教授从大肠杆菌中取出两种不同的质粒。它们各自具有一个抗药基因,分别对抗不同的药物。科恩将这两种不同的抗药基因取下来,将它们拼接在同一个质粒中,于是产生了新的杂合质粒。当这种杂合质粒进入大肠杆菌内部后,这些大肠杆菌就能抵抗两种药物,而且这种大肠杆菌的后代都具有双重抗药性。这表明杂合质粒在大肠杆菌细胞分裂时也能自我复制,它标志着基因工程的首次成功。

1974年,科恩将金黄色葡萄球菌的质粒和大肠杆菌的质粒组装成杂合质粒,送入大肠杆菌体内,使这种大肠杆菌获得了对青霉素的抗药性。后来,他又把非洲爪蟾的DNA与大肠杆菌的质粒进行拼接,并获得成功,产生了非洲爪蟾的核糖体核糖核酸。这表明基因工程可以完全不受生物种类的限制,创造新的生物。

随后,科恩以DNA重组技术发明人的身份申报了世界上第一个基因工程的技术专利。

奏响基因工程的变奏曲

基因工程主要包括基因重组、基因组的改造、核酸序列分析、分子进化分析、分子免疫学、基因克隆、基因诊断和基因治疗等内容。

要完成一项基因工程,必须经过四个步骤。首先是获取符合人们要求的DNA片断,接着,将目的基因从供体DNA长链中准确地剪切下来,与质粒或病毒DNA连接成重组DNA。然后,把重组DNA引入受体细胞,受体细胞必须是一种分子小、能自由通过的细胞,而且在装载了外来的DNA片断后仍能照常复制。最后,还需要将能表达目的基因的受体细胞挑选出来进行测试,看是否达到了预期目的。

基因的运输工具——运载体

要将一个外源基因送入受体细胞,是需要有运输工具的,这就是运载体。作为运载体的物质必须具备以下特定的条件:它能够在宿主细胞中复制并稳定地保存;具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;具有某些标记基因,便于进行筛选。目前,符合上述条件并经常使用的运载体有质粒、噬菌体、脂质载体和动植物病毒等。

质粒是基因工程中最常用的运载体,它广泛地存在于细菌中,是细菌染色体外能够自主复制的环状DNA分子,大小只有普通细菌染色体DNA的百分之一。

质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说,质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。但是,质粒的复制只能在宿主细胞内完成。

大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。

理想的助手——基因枪

基因枪通常以氦气为动力,以干电池为起动电源,把DNA微弹或颗粒药物直接发射到人体或动物的细胞、组织或器官中,以此来发挥作用。

枪的固定封闭式弹膛里有一个特殊的金属板,板上有一微孔。

这个金属板能阻止弹丸的塑料部分进入,但带有外源基因的微粒却能够通过微孔,进入紧贴金属板的组织或细胞中。

基因枪能将外源基因导入酵母、高等植物甚至高等动物的细胞内,这是其他医疗器械无法做到的。

可怕的基因武器

基因武器,也称遗传工程武器或DNA武器。它运用先进的遗传工程技术,按人们的需要通过基因重组,在一些致病细菌或病毒中接入能对抗普通疫苗或药物的基因,或者在一些本来不会致病的微生物体内接入致病基因而制造成生物武器。

基因武器能精确分辨敌我,只攻击敌方特定人群。它秘密施放,难以防治,有抗药性和传染性,杀伤力极大,对敌方有强烈的心理威慑作用。

目前,基因武器主要有微生物基因武器、毒素基因武器、转基因食物和克隆武器等。

试管婴儿

世界上第一个试管婴儿

1978年7月25日23时47分,世界上第一个试管婴儿路易丝·布朗在英国的奥尔德姆市医院诞生,她被称做“世纪婴儿”,她的诞生被认为是继心脏移植成功后医学上的

又一大奇迹。

此后,关于试管婴儿的研究发展极为迅速。现在世界各地的试管婴儿总数已有约300万名。

试管婴儿的成功率

从30年前试管婴儿诞生到今天,人类的辅助生殖技术有了很大的发展。随着各项技术逐渐成熟,试管婴儿的成功率在世界范围内逐渐提高,从原来的20%至25%已经提高到60%甚至更高的水平。

试管婴儿的成功率取决于很多方面,主要有内分泌及实验室的条件、技术人员的技术水平,当然也取决于女方的年龄、子宫和卵巢条件以及身体状况等。其中,女方的年龄是最大的影响因素。

冷冻胚胎

试管婴儿技术可以超越人类的排卵极限,形成多个胚胎。

国内目前规定,最多移植的胚胎数量为3个。对于超过3枚的,可以将多余的优质胚胎冷冻在液氮内,如果移植的胚胎不成功,就可以在下一次治疗周期移植冷冻的胚胎。冷冻胚胎试管婴儿的成功率一般会比新鲜周期的试管婴儿成功率低10%。

不断升级的试管婴儿技术

试管婴儿技术发展到今天,已经进入了第四代。

第一代解决的是因女性因素引致的不孕;第二代解决的是因男性因素引致的不育;第三代则从生物遗传学的角度,帮助人类生育最健康的后代,为有遗传病的未来父母提供生育健康孩子的机会;第四代试管婴儿技术又叫卵浆置换技术,通过显微镜技术将质量不高的卵子内的卵浆同另一女性的健康卵浆置换,以增强卵子活力,提高试管婴儿的成功率。

克隆技术

克隆技术的第一次成功应用

克隆动物的原始设想是由德国人汉斯·施佩曼于1938年提出的。但到1996年,所有利用动物体干细胞进行的克隆实验都未能取得成功。

1997年,英国科学家威尔穆特通过克隆动物干细胞,有史以来第一次克隆出一只存活的动物——一只名为“多莉”的绵羊。这是克隆技术研究领域的巨大突破,从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有效方法,并间接证明了人类利用克隆技术来复制自身是完全可行的。

克隆是如何进行的

克隆的基本过程是,先将含有完整遗传物质的供体细胞的核移植到取出了细胞核的卵细胞中,利用微电流剌激等方法,使两者融合为一体,然后促使这一新细胞分裂繁殖发育为胚胎。当胚胎发育到一定程度后,再植入动物子宫中培养。

经过一段时间的孕育,便可产下与提供细胞者基因相同的动物。在这一过程中,如果对供体细胞进行改造,那么克隆出的动物后代基因就会发生相应的变化。

造福人类的克隆技术

克隆技术在农业、医学和社会生活的各个方面都具有广阔的应用前景。利用克隆技术,可繁殖优良物种,从同一个体中复制出大量完全相同的纯正品种,且费时少、选育的品种性状稳定,不需再分离。

这一技术还能用来建造动物药厂,利用转基因技术将药物蛋白基因转移到动物中并使之在乳腺中表达,产生含有药物蛋白的乳汁,并利用克隆技术繁殖这种转基因动物,大量制造药物蛋白。

采用克隆技术,可以克隆异种纯系动物,提供移植器官。同时,可以建立实验动物模型,探索动物发病规律,并拯救濒危动物,保护生态平衡。克隆技术的应用可望人为地调节自然动物群体的兴衰,使之达到平衡发展。