探索生命的螺旋——DNA分析研究 环境工程专业.docx

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1、探索生命的螺旋DNA分析研究环境工程专业摘要：破译遗传密码和基因组测序，为人类深入了解生命并进而改造生命打下了基础。但是，目前人们还只是测定了少数几种生物的基因组，还有千百万种与我们生活密切相关的生物的基因组尚待测定。而且就是在少数几个已测定的基因组中，健康、疾病、遗传特性与相应基因的关系还远未彻底探明，还有更多更奇妙的生命奥秘在等待着我们去探索。生物工程技术的诞生和应用，为我们的生活带来了种种可喜的变化，并为我们展示了一个充满神奇和梦想的未来世界。关键词：双螺旋结构，蛋白质，遗传信息微生物作为一门热门学科，近几年来，被越来越多的人群一一其中不乏杰出的科研人员和微生物学家等等，所关注。越来越多

2、的领域正在经过人们的努力后终于揭开了神秘的面纱。DNA一这一微生物学科中不可小觑的章节，也正被人们不停得探索与研究。从1928年人类首次提出DNA是遗传物质以来至今，我们仍旧无法彻底揭示DNA的法则。尽管如此，科学家们仍不懈得研究着DNA,试图破解这一神奇的生命密码。1 .走近生命的螺旋1928年，英国细菌学家格里菲思(18771944)对两种S型和S型肺炎球菌进行研究，少量的S型菌就会使小鼠患肺炎而死亡，而R型菌则不会。一次，格里菲思把加热杀死的S型菌和活的R型菌混合注射到小鼠身上，小鼠竟然也患病死亡了。这项实验第一次证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。虽然这一发现，曾引起争论和怀疑,但的确

3、推动了DNA的研究，直至1953年DNA双螺旋结构的发现。1944年，美国细菌学家艾弗里（18771955）等人在实验中发现：死去的S型菌并未复活，而是S型菌的DNA进入了R型菌，使其转化为新的S型致病肺炎双球菌。艾弗里等人的实验不仅揭开了“格里菲思之谜”，并且在世界上第一次证明遗传基因就在DNA上山。这些研究表明：从遗传学观点看，染色体中的蛋白质是“多余”的；RNA只在那些不含DNA的病毒中起着决定遗传的作用；而大部分生物体内，遗传的功能主要是由DNA承担的。生物舞台上的配角DNA而今一跃成为光彩夺目的主角。（图为英国细菌学家格里菲思）2 .发现生命的螺旋20世纪50年代,DNA分子的双螺旋

4、结构模型和蛋白质合成的中心法则诞生了，前者从遗传物质结构变化的角度解释了遗传性状遗传与变异的原因，后者揭示了遗传物质如何构建生命的规律。它们的诞生，标志着生命科学由此进入了分子水平的新阶段，一个新的时代开始了。蛋白质是生命体的重要物质。在它的合成过程中，要接收来自DNA的遗传信息。但DNA是细胞核内的物质，而蛋白质却在细胞质中，DNA这样的生物大分子是不可随意穿越核膜进入细胞质的l41o细胞核内的遗传密码又是如何被带入到细胞质去的呢？1957年，克里克首次提出了蛋白质合成的“中心法则”，即遗传信息的走向是由DNA传递给RNA（核糖核酸），再由RNA传递给蛋白质。第二年,他又提出：RNA在把氨基

5、酸携带到肽链进行生物合成的过程中，可能存在一种“受体”。根据这一设想，科学家们很快就在实验中发现这种“受体”是一种转运RNA(tRNA)oDNA在执行指挥生产蛋白质时，它的双链首先拆开，以其中一条链为模板合成mRNA,这个合成的过程是按照碱基互补原则进行的。转录后的mRNA带有合成蛋白质的全部信息，然后离开细胞核,与细胞质中的小颗粒结合在一起的，这个小颗粒叫“核糖体细胞里的蛋白质都是在这个小颗粒里合成的，因此可以说，核糖体是细胞中合成蛋白质的“车间”。要把mRNA翻译成蛋白质，还需要一个“译员”，它也必须认识mRNA上的文字遗传密码，以及蛋白质的文字氨基酸。这个“译员”就是转运RNA(tRNA

6、)，它的工作就是领着特定的氨基酸,来到核糖体那里与mRNA“对号入座”，一个一个的氨基酸被不断地加长，直到完成整条肽链的合成。RNA合成蛋白质的效率是惊人的，有的每分钟可以连接1500个氨基酸41。DNARNA蛋白质DNA上的遗传信息先转录成mRNA,在rRNA和tRNA的参与下，将信息再翻译成蛋白质。这就是遗传学中的“中心法则3 .解读生命的螺旋科学家们发现，信息从DNA到RNA的流动也能够被逆转，这一现象发生在一组被称为逆转录病毒的病毒中。与艾滋病相关的人体免疫缺陷病毒(HIV)就是一种逆转录病毒。病毒不能独立存在，必须侵入到宿主细胞中，并接管它的细胞机器，这样才能表达自己的基因。逆转录病

7、毒的遗传物质是一条单链RNA。在宿主细胞中，为了复制，它先把自己的以RNA为基础的基因复制成一条DNA链(这是正常转录的逆过程,正常转录是从DNA中得到一份RNA拷贝)。在这一过程中形成了一条RNA-DNA双链，然后RNA链分解，DNA再形成双链。这时，病毒基因同宿主细胞的基因是同一种形式，这使宿主细胞毫不知情地接受了它们，将它们与自己的基因同等看待。病毒用于催化上述从RNA到DNA的三个步骤的酶叫逆转录酶),它是1970年由美国病毒学家特明(19341994)和巴尔的摩(1938)各自独立发现的。这一发现揭示了生物遗传中存在着由RNA形成DNA的过程，发展和完善了“中心法则工4 .重组生命的

8、螺旋美国科学家培育出一种转基因鼠，它们大脑中可以产生更多的刺激神经纤维生长的蛋白质，具有较强的学习能力。在迷宫实验中，转基因鼠觅食本领比普通鼠要高许多，同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚。通过转基因鼠的培育，科学家进一步认识到神经生长在促进大脑功能方面的重要性。科学家认为，上述转基因鼠的研究掌握着记忆如何工作的某些线索，它最终有可能应用于治疗大脑退化和紊乱方面的疾病，如阿尔茨海默症。通过转基因技术，动物的乳腺可以成为我们人类的“制药厂“，以生产医用蛋白。目前人们的研究主要集中在猪、牛、羊、鼠、兔等动物身上。有人估计，人用蛋白药物的全球市场每年可达2000亿美元，而且还在持续增长。在这种巨大利益

9、的驱动下，世界各大制药公司竞相投入巨资，培育含有人体蛋白的转基因动物。美国弗吉尼亚技术制药工程研究院培育转基因猪，其体内含有人类的基因，产乳后其乳汁含有人体蛋白fatorVm。据估计，只需300600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。转基因技术还可以为我们培育出某些令常人意想不到的奇特动物。科学家们已经用转基因技术培育出了彩色棉花。也许不久的将来我们就会拥有彩色的绵羊。5 .永无止境的生命的螺旋从DNA双螺旋结构模型诞生，到人类基因组计划全面完成，人类历史恰好走过了半个世纪。这50年里，科学家们在一步步破解生命的奥秘。这其中，我们不仅看到了基因科学的发展历程，也看到了科学家们的聪明智

10、慧，同时更看到了他们为追求真理而不懈探索的崇高精神。DNA的双螺旋结构体现着一种科学之美，它与和谐的大自然之美交相辉映。科学家们为我们展示了科学之美、探索之美，而且通过科学技术的进步为人类创造了日益美好的生活。结语：我们也同样看到，科技是一把双韧剑，它在帮助人类创造发现及探索现在未来的时候，也同样给我们带来了不小的麻烦，有不少不法份子利用科技作出的一系列对社会对他人有害的事情，也给我们敲响了警钟！所以如何既能充分利用科技的这一伟大成果一一DNA,又能扬长避短，利用其最大优势，同时又不能让不法份子利用它，这也是我们要考虑的一大问题！但是我们有理由相信，在不久的将来，一扇宏伟的科技大门将会向世人全

11、部打开，界时，无数的未知与神秘，也将被我们一一破解。DNA的双螺旋结构以及一对染色体参考文献1何强，环境学导论M,北京:清华大学出版社，2001,22李季伦,生物基因工程的理论学说M,北京:化学工业出版社,1989,73ParkTJ,LeeKH,DyeingwastewatertreatmentbyactivatedsludgeprocesswithapolyurethanefluidizedbedbiofilmJ.Science,2003,3：124周启星,生态环境影响着人类社会生存与发展J,生态毒理学,2005,54(11):2812-28185桢智明,DNA神奇的螺旋体J,解读生命丛书,

12、2002,30(1):95-9961M.Hillert;J.Agren.ContaminationwithenvironmentalDNA/RNAandDNase/RNaseJ,Scriptamaterialia,2005,12(1):33-357蒋宇红,黄霞,几种固定化细胞载体的比较J,环境科学,2001,14(2):11-15.8(英濯凯利,田德望译，DNA是遗传物质M.北京:化学工业出版社,1999,69ClementJ;KieferK;KimpflerA;GaridelP;PeschkaSussR,Europeanjournalofpharmaceuticsandbiopharmace

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