基因工程~复制篇.doc

基因工程~複製篇 班級:四技應三甲 組員:江家慧921236024 劉文瑾921236065 指導老師:鍾愛 何位複製基因? 兩個基本面向──蛋白質與核酸如果將每一個細胞都看成是一個硬體，那麼，蛋白質就是硬體的主要成分，它的任務就是在身體裡執行催化化學反應和組成身體的結構。而在每一個硬體裡，又都有一些軟體，這些軟體儲存在細胞核的核酸裡，主要用來儲存與複製資訊、指揮與控制硬體。 生命體的軟硬體是藉由什麼方式來交互作用呢？其實，每一個細胞裡都有一個非常複雜的化學結構，無數蛋白質在環環相扣的催化化學反應中，形成密密麻麻的代謝反應網路。只要生命存在，這個網路就有條不紊地運作著。無論是複雜的代謝網路或各種結構的形成，都是由一組遺傳程式在控制與指揮，這組程式同時也負責把完整的遺傳資訊從上一代傳到下一代。 ATGC配對，複製基因一模一樣 一九五三年，英國劍橋大學年輕科學家華生和克立克（J.D. Watson and F. Crick）發現，生命的遺傳資訊儲存在 DNA 結構中。這些遺傳資訊，可用 ATGC 四個密碼代表。DNA 是兩條非常長，由 ATGC 四個密碼結合而成的化學分子，這兩條 DNA 分子互相纏繞，形成雙螺旋結構。仔細觀察雙螺旋間 ATGC 的對應，可以看出一個非常重要的配對關係，那就是 AT 與 GC 之間的準確配對。只要看到其中一條 DNA 分子上的密碼排列，即使沒有見到另一條，也可以馬上知道它的密碼排列是些什麼。A 的對面一定是 T；G 的對面一定是 C。AT、GC 的配對關係，決定了儲存在雙螺旋 DNA 分子中的遺傳程式的資訊內涵。 細胞分裂時，會有適當機制確保在 DNA 複製過程中遺傳資訊不會發生任何錯誤！由於 DNA 的兩條分子是利用 AT、GC 的配對關係來決定資訊內涵，當複製時，雙股 DNA 會打開，其中一股當作模版，製造出一新一舊的雙股 DNA，新的 DNA 分子中所蘊含的遺傳資訊和原來的一模一樣，不會出錯。但再好的硬體也有出錯的可能，當 DNA 複製時發生錯誤，就形成了所謂的「突變」。生物體在演化過程中，就是因為各種基因突變而產生各式各樣的基因改造，並衍生出今日的各種生命形式。 複製的原理複製的原理就如無性生殖般，讓下一代擁有一套與上一代完全相同的基因組合。其概略的過程如圖所示並略述於下︰取出複製對象的一個體細胞的細胞核（含雙套染色體） 剔除一個卵子的細胞核（含單套染色體） 將細胞核植入此去核卵子內 讓此含雙套染色體的卵子發育成為胚胎 將胚胎植入代孕母的子宮內發育。 科學家們發展複製的技術已相當多年，而一直未能突破。直到一群在愛丁堡的研究員（Ian Wilmut和Keith Campbell）將捐獻細胞核的體細胞做特殊處理，而大功告成。這一步驟即是讓體細胞飢餓，因此進入靜止狀態的階段（細胞的週期有數個不同的階段）。在一次的試驗，他們運用綿羊乳腺細胞作為捐獻細胞，於幾百次的移植中成功了一次，誕生了名垂不朽的複製羊，名為Dolly。雖然只成功一隻，但已足夠讓人振奮，因為接下來的問題祇是如何提高效率。 繼多莉羊的之後又有重大突破 複製在科學界的衝擊複製的想法並非今日才有，九七年代末期，Karl I llmensee宣稱複製老鼠成功，帶給科學家們很大的衝擊，但後來並沒有人可以重複他的實驗，而他自己也一直沒也再試驗過。此事讓諸多科，而他自己也一直沒也再試驗過。此事讓諸多科學家對複製實驗的失望及不信任。Dolly的誕生一開始也讓諸多科學家不信任，提出諸多疑慮。但目前種種跡象顯示這次應該是真的。 複製技術對科學上的應用將是巨大的，科學家們已摩拳擦掌，躍躍欲試。例如在遺傳疾病的研究、人類細胞的老化問題上等。而與複製過程相關的科學問題也是值得研究。某些科學家們相信攜帶基因密碼的DNA是有年齡的（如染色體末端telomere的長短），被取下乳腺細胞的那隻綿羊年齡已六歲，所以Dolly誕生時，牠的DNA應該是零歲還是六歲？如果是六歲，Dolly的壽命是否會減去六年？老舊的DNA是否會讓Dolly產生病變？如果Dolly誕生時，牠的DNA年齡是零歲，那牠的年齡是如何恢復？是發複製技術的可能應用 製藥上的應用︰以基因轉殖乳牛來製藥已不是新聞，研究人員將可以產生藥物的基因剪接至與生產牛奶有關基因的控制部份，再將此「含混基因」植入乳牛的染色體內。一旦這頭乳牛發育至產乳階段，其牛奶內自然可以產生所需的藥物。因此一旦培育成功一頭如此的「金乳牛」，那藥物便隨著牛奶源源而來。由於商業上的競爭，時間變成決定公司能否賺錢的因素。培育到一頭高產量的金乳牛並非易事，機率頗低。一旦獲得，除了期望牠能產乳製藥外，還希望牠能產育下一代，讓牠的子子孫孫能幫牠來製藥。複製此時便派上用場，這頭金乳牛身上的細胞千千萬萬，可說是取之不盡，用之不絕。