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今年6月29日，《中华人民共和国科学技术普及法》颁布一周年。值此纪念日，中国科协特邀了10位著名的科学家在网络平台上向青少年朋友们介绍生动有趣的科学知识。他们的报告为青少年朋友们在令人神往的科学世界打开一扇小小的窗户，剥开科学——这个神秘诱人的大苹果的外皮，引领你们看看科学世界的神奇。正如其中的一位科学家所说，他们非常希望青少年朋友们能做一只求知好学的“小虫”，钻进被科学家剥开一角外皮的“科学苹果”中去，去探索其中的奥秘，体味科学的“滋味”。也许从此，你就爱上了科学，为科学着迷。6月28日上午10:00-11:30 微生物学家孙万儒做客搜狐聊天室,与广大网友共同交流“改变我们生活的生物技术”。以下是聊天实录：

　　主持人：各位网友大家周末好，非常感谢大家周末还关注我们网上科普讲堂活动。今天作客搜狐的嘉宾是中科院微生物所的孙万儒研究员，孙老师多年来一直从事生物工程和生物技术方面的研究工作。我们今天聊天主题是现代生物技术。

　　生物技术也有叫生物工程，这是一门在近现代生物科学发展以后才新兴的学科。您能否简单给大家介绍一下这门学科都研究什么？

　　孙万儒：生物技术发展到现在，如果按照DNA双螺旋结构的发现到现在有50年的历史。DNA双螺旋结构的发现标志着生物技术这门学科的诞生，但是真正生物技术的大发展是在上世纪70年代末80年代初，到现在有30年的历史。实际生物技术说起来很简单，就是利用生物的各种功能和能力，通过工程和技术的办法生产产品，令这些产品为我们生活服务，这就叫生物技术。最早生物技术翻译成生物工程，都是来自于一个英文字Biotechnology，当初翻译的时候翻译成生物工程，实际翻译更确切一点儿应该叫生物技术。现在大家普遍称它为生物技术。生物技术涉及面非常广，涉及到怎样改造生物，改造以后为我们生产更多的产品，生物技术涉及到生活的食品、医药、能源，还包括其它生活的方方面面，跟生活关系非常密切，受到全世界广泛的关注。

　　网友：微生物对人类有哪些好处哪些坏处？

　　孙万儒：世界上微生物多的很，到现在为止真正研究过的就是几万，这个数字只占整个生物的百分之一，还有99％的微生物没有被研究和发现。微生物绝大多数来说对人是有益的，有害的是少数。我们每天排泄的大便里面有十来克细菌，这些细菌在人身体里面帮助我们消化食物，合成食物中没有的维生素，对人的健康是非常重要的，如果人体内没有微生物人就无法生存，食物不能很好消化，无生物和人是共生的在人体内。有一些微生物给人制造疾病，比如现在的SARS，过去的霍乱各种各样的疾病。但是这些数量占整个微生物的比例很低，绝大多数对人是无害的甚至是有益的。工业生产的各种发酵产品都是用微生物生产的，比如现在吃的好多抗生素、氨基酸、营养品，食品加工面包发酵，还有一些酸性饮料，柠檬酸、乳酸都是微生物。面包、酱油醋都是由微生物生产的。

　　网友：您是否认为HIV可以作为基因修复的一种载体？

　　孙万儒：现在很难说，目前对HIV病毒没有研究非常透彻，它能够损伤人的免疫系统作用原理现在还不是十分清楚，只有彻底搞清楚了才有可能，没有搞清楚之前人们不敢贸然去做。

　　网友：转基因生物会影响自然规律吗？

　　孙万儒：按照道理说应该是，自然界的微生物，包括所有的生物都是通过长时间的进化选择发展到现在。要是通过基因工程也好或者诱变也好，人为改变了，实际这种改变对于生物本身并没有带来什么好处，因为打乱了内部的代谢，对它是一种伤害。对这种被改造的生物来说，是一种破坏。这种破坏这种改变会引起什么样的结果，现在人们很难预料，所以现在不管你利用什么方法来改造生物都要非常慎重，都要对它进行长期观察和考验，看看它会对我们的环境、我们的生态、我们所有的周围环境产生什么样的影响，这是必须要特别注意的。这种改造我们将来应当在一定控制范围内来改造，不能随便去改造。生化武器也是通过人们对生物改造，使它具有某种特别的毒性，这种改造对人类是不利的，对环境造成恶劣影响。还有许多类似情况，对生物改造也是必须要严格加以控制，不能随便改造。

　　网友：克隆技术是怎么回事？

　　孙万儒：克隆技术又叫做核转移技术，把一个细胞核转移到一个没有细胞核的卵子里面重新构成人工制造的卵细胞，然后进行培养，可以分化发育成新的个体，这就是克隆技术。为什么可以转移核？一个细胞核带有全部的生物遗传信息，转移了细胞核就等于把一个生物的全部生物信息转移到细胞里面，然后再进行发育，发育成新的动物就叫克隆动物。它把全部的信息转移过来，等于把那个动物复制过来，所以叫做克隆，实际是一个复制过程。

　　网友：您支持克隆技术吗？

　　孙万儒：我支持克隆技术，但是不支持克隆人，这是两回事。因为克隆技术可以给我们带来很多好处，比如通过克隆技术可以把具有非常好的优良的生物学性能的动物大量繁殖，使之数量增加。我们国家克隆过非常高产的奶牛，这个奶牛的奶产量是普通奶牛的三倍到四倍，把它的细胞核提取出来进行克隆，克隆出来的奶牛照样是高产奶牛，这样可以给我们生产大量的牛奶，解决牛奶生产问题。这个技术对人们的生活非常有利。类似这样的克隆都是把一些优良品种种群通过克隆方法扩大，给我们在生产上提供很多便利，降低生产成本等等都有非常大的好处。这样来说，应该支持克隆技术。但是我不支持克隆人，目前现在不能克隆人，主要原因是现在克隆技术不成熟。克隆技术还是处于成功了但不成熟的阶段。它的成功率全世界平均下来是273分之一，这么低的成功率如果克隆人就出问题。通过克隆出来的动物可能会造成早衰、遗传突变，造成各种问题。如果克隆人出来之后，有各种生理缺陷就糟糕了，就给社会带来很沉重的负担。克隆技术不成熟的时候不能克隆人，以后能不能克隆是以后的事情，也许以后克隆技术成熟了，现在允许克隆人的胚胎，128个以下的胚胎可以克隆，这样克隆出来人的初级胚胎里面含有一些干细胞，这种干细胞可以定向分化，给我们做人造器官，对于治疗各种各样的疾病非常有好处。现在我们赞成克隆人的胚胎，不赞成克隆人。

　　网友：最近有很多宜生菌产品，应该如何选择？

　　孙万儒：如果是真正的宜生菌，比如双岐杆菌、乳杆菌，这两种生物在肠道内大量产生，婴儿一出生大概两小时之后细菌就在我们肠道里面寄生。双岐杆菌在我们肠道的数量标志我们的健康程度，可以帮助我们消化合成食物中没有的维生素，可以把食物消化过程产生的有毒的东西消灭掉，变有害为有益的，我们称它为宜生菌。我们得了一些病，肠道内有益的微生物少了就会损害健康，我们会吃一些宜生菌补进来。这种方法是否有效人们还在怀疑。双岐杆菌还有乳杆菌都是厌氧菌，碰到空气就死了，我们肠道里不能接触氧气，如果用培养的方法做出的宜生菌制剂遇氧死掉，吃进去也没用，另外长期存放在液体也不能存活，吃下去是不是活菌值得怀疑。我们检测过很多宜生菌产品，真正活菌的是少数，大多数是死的，死的吃进去没有多大作用。内蒙生产双岐杆菌的产品做的很好，有活菌。北京生产冷冻的双岐杆菌也是比较好的。

　　主持人：还有一些酶也是对温度要求很严格，化妆品里面用歧化酶有没有作用？

　　孙万儒：歧化酶是一个大分子，有人在做，真正作为化妆品抹到皮肤上起到什么作用，还没有证明。这些东西原理说得很好，能不能进入人的体内没有证明。蛋白质怕表面活肤剂，而化妆品有很多表面活肤剂。洗衣粉里面加酶要做很多的事情，要把酶蛋白通过基因改变的方法改造，让它性能更好，能够耐受较高温度，能耐受空气中的氧气，还得再做成颗粒，洗衣粉里面有比较小的比较光亮的颗粒，大概一毫米左右的颗粒。这个颗粒用解剖刀剖开放在显微镜下看，至少有七层，把酶团团包在颗粒里，加护溶剂、保护剂等等，把酶团团包围起来放在洗衣粉里面才能长久存活，否则普通酶加到洗衣粉里面就死掉了不起作用，这里面需要许多技术问题。如果这些问题不解决，把酶加到化妆品里面或者加到洗衣粉里面就不可能。

　　网友：什么是工程菌？

　　孙万儒：利用基因工程的方法改造的微生物都叫工程菌，酵母也好，真菌也好，这些都叫做工程菌。我们统一称为基因工程菌。

　　网友：您的报告中提到端粒酶抑制剂治疗癌症，这种方法是否已经用于临床治疗？

　　孙万儒：端粒酶简单说人体细胞里细胞核由染色体构成的，人一共有23对染色体，每一对染色体的末端有一段DNA，这个DNA不是基因，但是它是非常重要的东西，叫做端粒。后来发现细胞每分裂一次的时候，端粒就会短掉一块，细胞不断分裂，端粒不断变小。当端粒短到相当短的时候，细胞就衰老，最后死亡，不能分裂。端粒是控制细胞分裂次数的。现在发现所有的生物细胞端粒都起到控制细胞分裂次数的作用，有一些细胞在分裂的时候端粒不变短，是癌细胞。端粒不变短的原因就是有一种酶叫端粒酶，能无穷无尽修复变短的DNA，抑制端粒变短的酶叫做端粒酶，细胞逐渐正常化，癌化细胞变成正常细胞，可以治疗癌症。端粒酶抑制剂很重要，现在正在临床实验，临床前工作证明它确实能够治疗癌症，现在正在试用人身上，如果确实治疗癌症有效，可以发展治癌药物。目前还没有真正作为药品在市面上销售，我想很快就能成功。

　　网友：非典疫苗能很快问世吗？

　　孙万儒：现在非典大家非常重视，通过这段非典时期给人们带来很多经验教训，人们关心非典的治疗。预防非典最重要的办法是做非典疫苗，现在国际国内很多人都在进行疫苗的研究，但是疫苗的研究并不是很简单，需要相当的研究周期。非典疫苗不会很快研究出来，首先做出疫苗有没有效，必须要在一些动物身上做，什么样的动物做出来是可信的，要找到这样一种动物模型，这个模型比较难找。如果这个问题突破了，首先能够证明我们做出来的疫苗减毒还是灭活的，还是DNA疫苗必须通过动物实验，证明有效才能慢慢挪大其它动物和人身上实验。研究疫苗要通过严格的审批，通过临床的考验，这是相当长的时间。成功研制一个疫苗要三到五年时间，我们再努力，恐怕也要两三年时间，短期内不会出现。

　　网友：我们能不能设计我们的未来？

　　孙万儒：人进化到现在，生物学的进化相当快，人类在生物学上已经比较完善，但是也存在缺陷。如果要通过进化的方法设计我们的后代，根据什么去设计？只有我们充分了解人的所有生物学特性和原理，我们真正能找到人类在生物学上的缺陷，而且能够知道这种缺陷的原因是什么，那么才有针对性有目的去解决这些问题。比如说遗传病现在搞清楚了，就是因为基因发生突变造成的疾病。现在我们想办法能不能通过基因治疗的方法和基因转移的方法来治疗这种遗传病。将来会不会通过基因的转移，比如我是遗传病患者，我担心我的孩子会带有这种遗传病，因此有可能设计通过转基因的方法使我的孩子将来不得这种病，这是有可能的。

　　主持人：可不可以设计后代的眼睛，比如说双眼皮？

　　孙万儒：决定双眼皮不是由一个基因组成，是几十个甚至上百个基因的大小，改造起来很困难。人应当是没有这个权利，人的多样性要保持，人类物种的多样性要保持，如果大家都是一个面孔，将来怎么区分？

　　网友：吃乙型肝炎抗体西红柿能预防乙肝吗？

　　孙万儒：预防乙肝的西红柿今年就上市了，据说它的售价是两块钱一斤，这样的西红柿怎么获得？实际就是把乙肝抗体的基因通过基因工程的方法转移到西红柿里面去，所以西红柿在生长过程中能够合成乙肝抗体，人吃了就能抗乙肝，这是预防乙肝非常好的办法。我们国家的乙肝病传染率很高，一直没有很好的办法，过去打疫苗比较好，现在如果有了抗乙肝的西红柿比较简单。

　　网友：生物芯片现在都在哪些国家进行研究？我国是否有这方面的打算？

　　孙万儒：我们国家有两个大的芯片研究中心，一个在清华，一个在上海。我们国家现在在几个大的医院都在用芯片诊断疾病，比如一般医院用的是能够诊断八种疾病的芯片，现在能够诊断12种疾病的芯片马上可以使用，我们国家的芯片发展很快，目前芯片主要用在疾病诊断上，其它方面也在做。生物计算机我们国家也在做，相对投入力量比较少一点儿。生物芯片和生物计算机的芯片在国际上发展很快，日本人前年已经做出芯片，预算速度是奔三运算速度的20倍，不产生大量的热量，提高密度，提高运算速度，但是生物芯片还存在一些问题，比如说怎样能够稳定长期适用。生物的DNA也好，蛋白质也好，放在无机芯片上以后，生物分子的稳定性问题还是有的，现在还有一些缺陷，需要把这些缺点克服以后，生物芯片在计算机上应用才有可能。

　　网友：孙教授，现在转基因植物带有抗体基因，如抗卡那霉素，这些都会造成生物安全的问题。您对生物安全性怎么看待？我们应该从哪些方面防护？

　　孙万儒：通过转基因的方法获得的转基因动物也好，转基因植物也好，转基因微生物也好，往往在转基因的时候，为了研究方便要加强标记基因，这些标记基因往往都是抗抗生素的基因。基因产生的蛋白质能够破坏抗生素，这种基因叫做抗抗生素基因。现在如果得某种微生物感染的疾病要吃抗生素，如果有抗性，能够把抗生素破坏掉，那打抗生素就没用了。另外这种基因传播到其它生物上也会造成类似情况，这是一个问题。现在人们正在研究，不使用这样的抗生素基因做标记，现在已经有了一些新的方法。比如用荧光基因代替它，还有其它别的方法，现在用抗抗生素基因做标记的少了。人们担心通过转基因的方法获得转基因生物可能会对环境产生影响，从生物技术本身来解决这些问题。这些问题解决以后，就安全了，尽量不用这些对环境造成破坏和影响的，这些转基因生物对环境问题不会造成很大的伤害，比较安全。转基因的安全性问题一直是人们关注的事情，对生物技术专家来说，他们研究的时候也时刻挂在心上，怎样采取各种措施避免产生这种影响。毕竟有时候人们考虑不周，也许会造成某种伤害，人们在研究怎样来解决造成的伤害，采取什么样的措施，有针对性的弥补一下，这样可以使转基因生物用起来比较安全。这个事情不光大家关心，从事生物技术研究的人更关心，想办法尽量避免。

　　前一段有过报道，但不是特别确切，美国玉米协会曾经向美国农民发表公告，在种植转抗生基因玉米的时候要加以小心。有一段时间，美国大量种植抗虫玉米之后，美国有大花斑纹蝴蝶数量减少，这种蝴蝶爱吃玉米花粉。后来又说这不是事实，不管是否是事实，但是都要小心。美国玉米协会发了一个公告，种植玉米的时候，把抗虫的玉米和普通玉米兼种，不要大片种植抗虫玉米。现在人们担心美国大豆是转基因大豆，抗除草剂，如果将来通过花粉或者其它途径传播到杂草上，这些杂草也抗除草剂，再用除草剂杀不死这些草，这些担心并不是没有理由，确实是实实在在的担心，要想办法来解决。

　　网友：人类在仿生物学方面有什么成就？

　　孙万儒：我们现在多孔成像雷达就是仿蜻蜓的复眼研制出来的，它是多向位，可以一次跟踪几十个甚至上百个目标，这就是仿生学的最大成果。现在仿生学在科学领域非常重要。人的思维过程、信息加工过程，怎样把眼睛看到的东西加工成信息，把听到的声音加工成信息在大脑里储存，这个过程要比计算机快得多，效率高得多。如果我们把这个过程搞清楚了，将来设计出新的计算机可能比现在要快得多得多，功能强大得多，具有更高的智能化。飞机的发展跟仿生学有关系。我建议同学们可以看一本书，王春荣写的《自然的启迪》，主要讲仿生学，通过对生物某些功能研究，用在机械、电子上，开发出各种产品。

　　网友：人类有一句话叫追求自然，微生物学对生物基因的改造，与自然规律相违背吗？进化论中讲自然选择，人类进行的选择应该怎样理解？

　　孙万儒：我们通过任何一种人工的方法来改造生物实际都是违背自然规律的，这个结论是明确的。人是世界上主宰，用人的意志、人的观点改造世界，这种观点符合不符合自然规律？不符合。用人为方法改造各种生物，很可能造成负面影响，更严重的影响。现在人们只看到了这种改造生物的好处，没有看到改造生物的坏处，人们已经知道通过改造生物制造生物武器，给人带来的坏处是非常可怕的，这是违背自然规律的。人们在改造自然的时候一定要小心，不能把人们的意志强加给自然，顺从自然是非常重要的，研究自然规律在规律的允许范围之内进行适当的改造是可以的，不能够突破这个规律，突破这个规律可能造成巨大的负面影响，可能会危害人类的生存。有人说大人文主义，人是最高的生物就要统治整个世界，统治整个生物界，这种观点不好，不能利用这种观点对待所有的生物。任何一种生物都在自然界的存在价值，有它的存在必要，对自然是有贡献的，我们现在可能看到生物有害的方面，没有看到自然对人存在有益的方面，那是因为我们认识有限，并不等于生物没有存在的必要。如果从每个生物的自身观点来看，看到我们人对这些生物的改造，那肯定是违背自然规律的。人不能够无休止任意不加控制改造生物，必须在某种范围之内，不能超限，超限会造成非常可怕的后果。如果搞生物武器，将来一旦使用对人类造成的危害难以想象。

　　网友：紫杉醇里面什么物质或者什么结构对抗癌有效？

　　孙万儒：这个结构相当复杂，紫杉树分离出来跟紫杉醇类似的结构有十几个，其中有一两个成分是效果最高的。化学名称大概有七八十个字，结构非常复杂。临床用的紫杉醇都是单一组分，通过分离纯化提取出来的，化学组成是单一的。别的组分有一定的效果，但是效果不如这个好。过去紫杉醇价格是黄金的一百倍，而且含量非常少，现在正在想办法解决，比如用细胞培养的方法培养紫杉树，人工合成太复杂，化学结构太复杂，人工合成很困难。用生物方法来提取，或者通过培养紫杉树的细胞来生产，有一些非有效成分但结构类似，再通过化学方法来改造，可以使紫杉醇的产量增加，现在价格在逐渐降低。随着技术不断进步，紫杉醇价格已经降到黄金的十来倍。

　　网友：用细胞培养的方法是否可以培养出心脏等重要器官？

　　孙万儒：道理上讲是可以的，比如干细胞的培养，将来一旦把干细胞的分化过程搞清楚，有可能通过干细胞培养出新的心脏。或者把心脏细胞拿来进行培养，培养出新的心脏，这是我们的理想，人们正在朝这个方向努力，但是现在还做不到。现在细胞培养技术是可以的，但是怎样不分化成其它细胞，就是这种细胞，而且能长出有生物学功能的器官现在还做不到。现在可以培养皮肤细胞，做人造皮肤。我们国家一个最大的突破就是骨细胞培养，前一段有六岁的小男孩车祸把颅骨损伤，造成直径六厘米的洞，利用骨细胞培养，这块骨头重新长出来，在国际上的医学界是了不起的一件大事。我们现在做一个器官像骨头、皮肤可以成功，但是要做非常复杂的器官现在还不行，好多生物学基本原理还不清楚。细胞培养是细胞工程里面最热门的，怎样把死掉的神经元细胞再恢复。

　　网友：到底目前转基因抗性作物达到预期效果了吗？

　　孙万儒：已经做到。我们国家抗虫棉花在全国大面积推广，种植面积到150万亩，效果非常明显。这是一个非常重要的成果。我们国家有抗虫玉米、晚熟西红柿、抗病毒烟草等等，都已经成功了。

　　网友：我是一名小学生，请问生物技术能不能控制毒品的蔓延？

　　孙万儒：按道理来讲是可以的，通过转基因的方法，搞一种生物，通过构建一个生物，这个生物撒下去能够把罂粟杀死，找到对罂粟有害的微生物，寄生在罂粟上，要找到这种微生物是相当困难的，必须大量调查进行生物学改造才有可能。不把它杀死或者控制它不成熟，不让它开花结果，那么罂粟也就不能生产了。从生物学原理上讲可以，但是真正做到比较难。随着生物技术的发展，也许有一天会做到。

　　网友：面对现在一些科学家把濒临灭绝的物种细胞低温保存，以便以后防止生物灭绝能使这种生物继续繁衍，这一定会使这种生物过于单一，您对此有何看法？

　　孙万儒：将来通过克隆也好，或者其它办法把这种生物复制出来，那么复制出来的生物，生物学的多样性就不存在了。一个物种能够不断繁衍发展下去，最低的个体数量是有限的，低于这个数量，这个物种就不能繁衍下去，即使繁衍出来一两个生物，生物多样性不存在，就不可能继续存在下去。

　　网友：目前的生物研究涉及到人类的研究与进化已经得到批准吗？

　　孙万儒：没有。包括人的克隆，全世界各个国家政府都是反对的。胚胎的改造也没有允许。英国政府只允许英国科学家克隆128个细胞以下的胚胎。因为这个胚胎是初级胚胎，还不具有更强的生命特征，这样的胚胎含有很多的干细胞，这些干细胞分离出来以后将来可以做定向培养，培养人造器官，这个意义非常大，对于治疗人的疾病，解决人的健康问题会做出更大贡献。不允许任何人对胚胎进行改造，人的胚胎不能进行改造，因为涉及到人的物种纯洁性问题。一个人长出像羊的大犄角就不像人了。中山大学一位教授把人的胚胎和兔的胚胎融合了，变成人兔胚胎，如果这个胚胎继续培养下去，生出来长着两个大耳朵三瓣嘴的大怪物，这个孩子将来出生了，在社会上会不会受到歧视，会给社会带来各种各样的问题。

　　网友：请问利用现在的生物技术能否使蚊子之类的害虫不再咬人类？

　　孙万儒：不让蚊子咬人不太容易，让它不传染病倒是有可能。现在美国搞了一种转基因蚊子，它吸了有疟疾病人的血液，再去叮别人，就把疟疾的病原体传染给别人。现在美国通过转基因方法制造一种转基因蚊子，把疟疾病人的血液吸进来以后，能够把疟疾虫杀死，不会把疟疾传染给其他人。

　　网友：纳米技术与微生物技术是否有关？

　　孙万儒：也有关系，比如用纳米材料杀死微生物，纳米冰箱可以防微生物污染，这个是真是假还不一定。如果利用纳米材料做一种杀菌物质，涂在某些物质表面杀菌我相信是可以的。纳米跟生物学结合起来不主要是在这方面，而是做靶向药物，做成纳米球，把抗癌药物结合在纳米球，可以通过毛细血管渗透出来，在纳米球上结合抗癌症的抗体，纳米球带着抗癌药物，在抗癌药体的指引下，高效低副作用。我请教过有关纳米研究的专家，真正实用化在我们生活中起作用大概得10到20年以后。

　　网友：有单克隆抗体，有双克隆抗体吗？

　　孙万儒：有，还有多克隆抗体，具有多元化抗性就叫多抗，有两个抗性叫做双抗，只有一种抗性叫做单抗。

　　网友：如何改造蛋白质？

　　孙万儒：改造蛋白质一直是人们想做的一件事情，通过改造蛋白质使蛋白质获得一种新的功能，然后不管用在药品还是作为工业的催化剂使用，都可以生产更多更好的产品，给我们提供更有效的药物。现在在生物技术里面，蛋白质的改造是非常重大的课题，是人们追求的重要目标。改造蛋白质最早通过蛋白质加上一些别的集团，通过化学方法来改造，这叫化学修饰。通过化学修饰的方法来改造蛋白质使它具有某种功能。比如治疗白血病的天门冬安酸酶，给人打进去之后，由大肠杆菌产生的酶，这个药物很快被人分解掉，如果打长了人会产生免疫反应，发烧，产生抗体使之失效。为了让这个药物在治疗白血病发挥长期作用，通过化学方法修饰它，让它在体内不被分解，可以长期稳定存在，药效就高了。这是过去的方法。蛋白质都是由基因指挥下合成的在细胞里面，现在基因决定蛋白质的结构和功能，因此人们回过头来改造基因，把产生蛋白质的基因某几个核苷酸换成其他别的核苷酸，基因改造，再把基因通过基因工程的方法，放到植物里或者动物里面，然后生产出新的蛋白质。这个蛋白质跟原来的结构大体相似，但是功能却不同，可能更稳定，可能药效更好。这样的蛋白质改造是非常重要的。包括我们现在用的洗衣粉，里面用的酶都是蛋白质，它有一个最大的缺点就是怕空气中的氧气，怕洗衣粉的表面活性剂。现在把洗衣粉里面用的酶的基因找到，把基因进行改造，然后再放在微生物里面生产这些东西。这些酶就可以耐受较高温度，耐受氧气，耐受洗衣粉的表面活性剂，改造以后性能还不能完全满足要求，还要再包上一层。通过改造基因的方法来改造蛋白质，在生物技术里面叫蛋白质工程，最近几年发展特别快，这是一个新的领域。国家重点实验室都在做这方面的工作。

　　网友：目前有关干细胞的研究很热，我国目前关于干细胞的培养人造器官的研究做了哪些工作？

　　孙万儒：干细胞的研究到现在不过是五六年的发展历史，非常快。我可以毫不夸张地说，我们国家干细胞在世界上处于先进水平。我们在干细胞的分化培养、分离上也有相当高的水平。我们国家一个新药的发明，算下来的成本大概不到一亿人民币，只有几千万。美国一个新药的开发要两亿到三亿美元。

　　网友：生物技术能否控制癌细胞扩散？

　　孙万儒：现在还没有做到这一点。癌细胞扩散机制比较复杂，先搞清楚机制才能想办法。现在对癌细胞的扩散原理不是完全清楚。

　　网友：目前出现过食用转基因食品发病的个案吗？

　　孙万儒：到现在没有。转基因食品我们每天都吃，豆油其中有一半是转基因大豆生产的，是从美国进口的，我们国家一年生产一千五百万吨大豆不够吃，从美国进口一千五百万吨。其中有70％到80％是转基因大豆，转了抗除草剂基因的大豆。这些大豆做成豆制品，做成豆油我们大家都吃了。转基因玉米作为

‘控制’这个说法其实是个广泛的表述。实际上，DNA只不过是一个模板，通俗说是没有化学活性意义的母本，要转录翻译成为蛋白质，就要先转录成mRNA，然后mRNA作为最后的模板，翻译出想要得到的蛋白质，这之后，通常对得到的蛋白质进行进一步修饰才会得到最后由化学活性意义的蛋白质产物。当然这个步骤很复杂，远远不是说得这么简单，讨论他们都是化学分子组成的同类这一点没有意义的，就像你的手的行为有大脑控制的，而你的手和大脑都是蛋白质组成的。。。这个逻辑关系实际是宏观和微观的关系，朋友千万不要把这些混淆了去钻牛角尖。如果有兴趣和能力学量子物理，你就都明白了。。。祝学习愉快。

本人甲基化菜鸟，最近用的EpiTectBisulfiteKit（Qiagen）重亚硫酸盐试剂盒，修饰前OD260/OD280
测得值1.8左右，DNA浓度10-20ng/ul，修饰后测得DNA浓度20-30ng/ul，并且OD260/OD280
测得值大于3.0，考虑DNA碎裂，单核苷酸形成。
各位对下述问题有何建议：
1.怎样防止DNA碎裂（亚硫酸盐处理试验期间，DNA保护buffer有效）。
2.什么公司的重亚硫酸盐修饰试剂盒处理后的DNA较稳定，可以继续后续试验。
谢谢！

最近看了很多帖子关于DNA甲基化研究的，我也正研究这方面的内容，就想跟各位大虾一起探讨探讨：
首先，关于DNA抽提的，我之前用的是离心柱抽提试剂盒（tiangen），但是柱型抽提过程中难免损失掉不少的DNA,要是细胞数多的话还才凑合的可以用（我抽的是细胞的DNA），细胞数要是少了，我都很担心抽提到的DNA太少了，做一次修饰如果没成功还得重新养细胞，挺费时的，尤其我后面部分打算做胚胎的那就更少了，不知哪位大虾有没其他好的建议。
还有就是涉及到DNA抽提过程中加入RNaseA的，我们市购的RNaseA是要经过处理灭火DNA酶活性的，但就不知在反复冻融使用中会不会又恢复了DNA酶活性，到头来连DNA都抽提不到了，或是严重损失，其实我个人还有个想法就是接下来的DNA修饰中不是会降解掉绝大部分的DNA吗，那RNA应该是更容易降解的才对，是不是都可以不必要加RNaseA呢，虽然对我们的所要修饰的DNA的量的估计有所干扰，但是我看了很多文献好像对于这个量本来就是没有十分明确的，看了蚂蚁淘上的战友也是各有所见，不知哪位大虾能给个比较权威的说法

目前已知有三种方法可以用来在体外连接DNA片段：
第一种方法是，用DNA连接酶连接具有互补粘性末端的DNA片段；
第二种方法是，用T4DNA连接酶直接将平末端的DNA片段连接起来，或是用末端脱氧核苷酸转移酶给具平末端的DNA片段加上poly（dA）-poly（dT）尾巴之后，再用DNA连接酶将它们连接起来；
第三种方法是，先在DNA片段末端加上化学合成的衔接物或接头，使之形成粘性末端之后，再用DNA连接酶将它们连接起来。这三种方法虽然互有差异，但共同的一点都是利用DNA连接酶所具有的连接和封闭单链DNA的功能。
粘性末端DNA片段的连接
DNA连接酶最突出的特点是，它能够催化外源DNA和载体分子之间发生连接作用，形成重组的DNA分子。
平末端DNA片段的连接
常用的平末端DNA片段连接法，主要有同聚物加尾法、衔接物连接法及接头连接法。
同聚物加尾法
这种方法的核心部分是，利用末端脱氧核苷酸转移酶转移核苷酸的特殊功能。末端脱氧核苷酸转移酶是从动物组织中分离出来的一种异常的DNA聚合酶，它能够将核苷酸（通过脱氧核苷三磷酸前体）加到DNA分子单链延伸末端的3′-OH基团上。由核酸外切酶处理过的DNA，以及dATP和末端脱氧核苷酸转移酶组成的反应混合物中，DNA分子的3′-OH末端将会出现单纯由腺嘌呤核苷酸组成的DNA单链延伸。这样的延伸片段，称之为poly（dA）尾巴（图2-7）。反过来，如果在反应混合物中加入的是dTTP，那么DNA分子的3′-OH末端将会形成poly（dT）尾巴。因此任何两条DNA分子，只要分别获得poly（dA）和poly（dT）尾巴，就会彼此连接起来。这种连接DNA分子的方法叫做同聚物尾巴连接法（homopolymertail-joining），简称同聚物加尾法。
衔接物连接法
所谓衔接物（linker），是指用化学方法合成的一段由10～12个核苷酸组成、具有一个或数个限制酶识别位点的平末端的双链寡核苷酸短片段。衔接物的5′-末端和待克隆的DNA片段的5′-末端，用多核苷酸激酶处理使之磷酸化，然后再通过T4DNA连接酶的作用使两者连接起来。接着用适当的限制酶消化具衔接物的DNA分子和克隆载体分子，这样的结果使二者都产生出了彼此互补的粘性末端。于是我们便可以按照常规的粘性末端连接法，将待克隆的DNA片段同载体分子连接起来。
DNA接头连接法
DNA接头，是一类人工合成的一头具某种限制酶粘性末端另一头为平末端的特殊的双链寡核苷酸短片段。当它的平末端与平末端的外源DNA片段连接之后，便会使后者成为具粘性末端的新的DNA分子，而易于连接重组。实际使用时对DNA接头末端的化学结构进行必要的修饰与改造，可避免处在同一反应体系中的各个DNA接头分子的粘性末端之间发生彼此间的配对连接。

不存在不能被DNA水解酶水解的DNA。
　　DNA水解酶，用于切断磷酸二酯键的酶，这些酶使糖-磷酸酯主链上的磷酸二酯键水解.一般分为两种：外切核酸酶和内切核酸酶。
　　简介：
　　原理

　　DNA的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。双链DNA在多种酶的作用下可以变性解链成单链，在DNA聚合酶与启动子的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子挎贝。在实验中发现，DNA在高温时也可以发生变性解链，当温度降低后又可以复性成为双链。因此，通过温度变化控制DNA的变性和复性，并设计引物做启动子，加入DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。
　　但是，DNA聚合酶在高温时会失活，因此，每次循环都得加入新的DNA聚合酶，不仅操作烦琐，而且价格昂贵，制约了PCR技术的应用和发展。发现耐热DNA聚合同酶--Taq酶对于PCR的应用有里程碑的意义，该酶可以耐受90℃以上的高温而不失活，不需要每个循环加酶，使PCR技术变得非常简捷、同时也大大降低了成本，PCR技术得以大量应用，并逐步应用于临床。

限制性核酸内切酶(以下简称限制性酶)是一类识别双链DNA中特定核苷酸序列的DNA水解酶，以内切方式水解DNA，产生5’-P和3’-OH末端。 　1952年Luria等及1953年Bertani等研究噬菌体时发现了宿主控制性现象。Arber及其同事用放射性同位素标记证明，噬菌体在新品系中的损害伴随有其DNA的降解，但宿主自己的DNA并不降解，据此他们提出了限制 - 修饰酶假说。对于一个宿主细胞，限制性酶及 DNA甲基化酶是其细胞中的一对酶，它们对DNA底物有相同的识别顺序，但有相反的生物功能，限制性酶的功能是在DNA分子内部拆卸水解，甲基化酶是修饰，DNA分子经修饰后，就可逃避限制性酶的识别，而甲基化酶只修饰宿主自身的DNA，从而避免了限制性酶对自身DNA的破坏。
限制性酶主要分为三种类型：Ⅰ型限制酶为复合功能酶，具有限制-修饰两种功能，但在 DNA链上没有固定的切割位点，一般在离切割位点1kb到几kb的地方随机切割，不产生特异性片段。Ⅲ型酶与Ⅰ型酶基本相似，不同的是Ⅲ型酶有特异性的切割位点，但这两类酶对 DNA酶切分析的意义不大，通常所说的限制性内切酶是指Ⅱ型酶，它能够识别与切割DNA链上的特定的核苷酸顺序，产生特异性的DNA片段。
2.识别序列及消化产物的末端结构 限制性酶的识别序列，大部分具有双轴对称性结构或称回文序列，如EcoRI的识别序列为：
GAA
TTC
横轴
CTT
AAG
纵轴
将纵轴一侧的序列以横轴为中心旋转180°，则纵轴两侧的序列相互对称，这种结构又称为双重对称结构。大部分酶的识别序列长度为4-6个核苷酸。4核苷酸序列在DNA链中出现频率高，对一随机排列的DNA分子来说，理论值为1/44，因此4核苷酸识别序列的限制性酶在DNA链上切点多，产生片段的数目多，长度短，显示出酶的特异性较低。对于5和6核苷酸识别序列的酶，出现频率分别为1/45和1/46 ，因此，6核苷酸序列在DNA中出现频率低，酶的特异性强，而8核苷酸识别位点在DNA链中出现机率更低(1/48 )，特导性更强，可提供更长的DNA片段。一部分限制性酶具有非典型的双轴对称性序列，其回文识别序列被个或几个其他核苷酸所间隔，如BglⅠ，这种酶的特异性比识别长度相同的典型回文序列的酶略高。另外有些限制性酶(约10种，如BbVⅠ等)，其识别序列不表现为回文结构，它们降解双链DNA时，酶切点大部分不在识别序列内，而是与识别序列相距5至13个核苷酸残基不等。
限制性酶切片段的末端结构：限制性酶不但有特定的识别序列，并且任何一种酶切割 DNA链时，总是水解核苷酸3’和5’-磷酸二酯键的3’位磷酸酯键，使产物的5’端带磷酸单酯基团，而3’末端则为游离羟基。因此某一种酶的全部产物的末端具有相同的结构。根据切点序列的结构特点，产物的末端可分为粘性末端和平末端两类。粘性末端指酶切后DNA片段末端带有1-4个核苷酸残基的单链结构，而片段两端突出的单链具有互补性，突出的单链因部位的不同，又可分为5’-与3’-粘性末端两种，突出的单链带5’磷酸单酯的称5’-粘性末端，而突出的单链含3’-羟基则称3’-粘性末端。平末端指酶切后，片段为齐头末端结构。在DNA体外重组时，粘性末端是DNA连接酶的有效底物，有很高的连接效率。向左转|向右转

（一）从源头控制污染：
（1）玻璃制品、塑料制品和电泳槽 灭菌的一次性使用的塑料制品基本上无RNA酶，可以不经预处理直接用于制备和贮存RNA。实验室用的普通玻璃器皿和塑料制品经常有RNA酶法染，使用前必须于180 ℃干烤8小时或更长时间（玻璃器皿）或用氯仿冲洗（塑料制品）。另一种方法是用0.1 ％焦碳酸二乙酯（DEPC）的水溶液浸泡用于制备RNA的烧杯，试管和其他用品。DEPC是RNA酶的强烈抑制剂，但其作用并不是绝对的（Fedorcsak和Ehrenberg,1966）。灌满DEPC的玻璃或塑料器皿在37℃放置2小时，然后用灭菌水淋洗数次， 并于100℃干烤15分钟（Kumar和Lindberg,1972)。在15 lbf/in2(1.034x105Pa)高压蒸氯灭菌15分钟。上述处理可以除去器甲上痕量的DEPC，以防DEPC通过羧甲基化作用对RNA的嘌呤碱基进行修饰。
用于RNA电泳的电泳槽应用去污剂洗干净，再用水冲洗，用乙醇干燥，然后灌满3％的H2O2溶液，于室温放置10分钟，然后用0.1 ％DEPC处理过的水彻底冲洗电泳槽。最好能留出一些玻璃器皿、塑料制品和电泳槽作上特殊标记，存放在指定地点，为RNA实验专用。
（2）研究人员造成的污染 RNA酶最主要的潜在污染源是研究人员的手。因此，在准备分离的和分析RNA的材料和溶液时，主有涉及RNA的一切操作过程中，都应戴一次性手套，接触“胖的”玻璃器皿和其他物品以后，手套就可能沾染上RNA酶，因此进行RNA实验时应勤换手套。
（3）污染的溶液 用高压灭菌的水和RNA研究专用的化学试剂配制溶液，用干烤过的药匙称取试剂，将溶液装入无RNA酶的玻璃器皿。可能的话溶液均应用0.1％DEPC于37℃至少处理12小时，然后于100℃加热15分钟或在15lbf/in2(1.034x105Pa)的高压下蒸气灭菌15分钟。注：DEPC可与胺类迅速发生化学反应，因些不能用来处理含有Tris 一类的缓冲液。可存几瓶新的未开封的Tris晶体以制备无RNA酶的溶液。
（二）已经污染，可以加入RNA酶的抑制剂
（1）RNA酶的蛋白质抑制剂是 从人胎盘分离的一种蛋白质可与多种RNA酶紧密结合（KI≈3x1010）形成非共价结合的等摩尔复合物，使RNA酶失活。此蛋白质体内可能是血管生成素的抑制剂，血管生成素是氨基酸序列和推测的三级结构与胰RNA酶类似的一种血管生成因子， 几个厂家以不同的商品名出售这种抑制剂，该蛋白质应置于含5mmol/L二硫苏糖醇（DTT）的50％甘油中，贮存于－20℃。抑制剂制品冻融数次后或放置在氧化条件下即应弃之不用，因为上述处理会使蛋白质变性从而释放出所结合的RNA酶。因此，在使用变性剂裂解哺乳动物(mammal;mammalian)细胞这一提取RNA的初始步聚中不应使用这种蛋白抑制剂。然而职用更温和的裂解方法时应使用这种抑制剂，并且在后续的所有RNA纯化步骤中均应有此蛋白质存在。由于酚抽提可以除蛋白质抑制剂，故应在纯化过程中补加几次抑制剂。其最大活性的发挥要求巯基试剂，而且它并不干扰反转录或mRNA在无细胞体系中的翻译。
（2）氧钒核糖核苷复合物 这种由氧钒（1V）离子和4种核糖核苷之中的任意一种所形成的复合物，是量种过渡态类似物，它能与多种RNA酶结合并几科能百分之百地抑制RNA酶的活性。这4种氧钒核糖核苷复合物可加入完整细胞中，在RNA提取和纯化的所有过程中，其使用浓度都是10mmol/L。所得到的mRNA可直接在硅卵母细胞中进行翻译， 并能作为某些外酶促反应（如mRNA反转录）的模板。然而氧钒核糖核苷复合物强烈抑制mRNA在无细胞体系中的翻译，因此必须用含0.1 ％羟基喹淋的苯酚[ 用0. 01mol/LTris.Cl(pH7.8)平衡]多次抽提以去除之。有几家公司出售氧钒核糖核苷复合物。
（3）Macaloid（硅藻上）Macaloid是一咱粘土，很多年前就发现它能吸附RNA酶，用缓冲液将其制成浆液，以0.015％（W/V）的终浓度溶解细胞。 这种粘土随同它所吸附的RNA酶可在后续的RNA纯化过程中（如酚抽提后）经离心去除。
（三）提取核酸时可以加入盐酸胍或硫氰酸胍溶液。盐酸胍或硫氰酸胍溶液能迅速溶解蛋白质，从而免受RNA酶的干扰。

本人是DNA跑变性PAGE的小白，现在正在设计实验，DNA单链上带有Biotin修饰，跑变性PAGE后，转膜敷抗体，要用什么抗体显biotin呢？是直接用biotin的二抗吗？求教各位大神~~~~

基因克隆技术
摘要：随着转基因技术的发展，获取目的基因片段的方法也越来越多样化，获取目的基因片段的技术也日新月异，但是无论获取的方法和手段怎么样发展，获取的主要思路始终在围绕一根主线在开展。
关键词：基因 ，遗传效应，基因克隆，体外重组
一、基因工程
基因工程作为一门理论性与实践性较强的学科,其方法与技术已经渗透到现代生命科学的各个分支领域,成为生命科学的一门核心技术。基因工程包含许多独特的实验方法和技术,不仅内容丰富,涉及面广,实用性也强。基因工程是通过DNA 重组技术, 获得具有特殊生物遗传性状和功能的遗传工具生物体, 基因工程技术广泛应用于农业、医学、食品工业等。本文就基因工程的应用现状综合阐述。
基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术, 它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法, 按照人类所需, 用DNA 重组技术对生物基因组的结构和组成进行人为修饰或改造, 从而改变生物的结构和功能, 使之有效表达出人类所需要的蛋白质或人类有益的生物性状。基因工程从诞生至今, 仅有30 年的历史, 然而, 无论是在基础理论研究领域, 还是在生产实际应用方面, 都已取得了惊人的成绩。首先,基因工程给生命科学自身的研究带来了深刻的变化。目前科学家已完成了多种细胞器的基因组全序列测定工作。其次, 基因工程具有广泛的应用价值, 能为工农业生产、医药卫生、环境保护开辟新途径。
基因工程( 又称DNA 重组技术、基因重组技术) , 是20 世纪70 年代初兴起的技术科学, 是用人工的方法将目的基因与载体进行DNA重组, 将DNA 重组体送入受体细胞, 使它在受体细胞内复制、转录、翻译, 获得目的基因的表达产物。这种跨越天然物种屏障, 把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力, 是基因工程技术区别于其他技术的根本特征。 基因工程研究内容为：
(1) 从复杂的生物有机体基因组中, 经过酶切消化或PCR 扩增等步骤, 分离出带有目的基因的DNA 片段。
(2) 在体外, 将带有目的基因的外源DNA 片段连接到能够自我复制并具有选择记号的载体分子上, 形成重组DNA分子。
(3)重组DNA 分子转移到适当的受体细胞, 并与之一起增殖。
(4) 从大量的细胞繁殖群体中, 筛选出获得了重组DNA 分子的受体细胞克隆。

分子克隆中常用的工具酶连接酶、T4 多核苷酸激酶、碱性磷酸酶、核酸酶、琼脂糖酶、蛋白酶、溶菌酶以及一些DNA 结合蛋白。
　　分子克隆在分子水平上提供一种纯化和扩增特定DNA片段的方法。常含有目的基因，用体外重组方法将它们插入克隆载体，形成重组克隆载体，通过转化与转导的方式，引入适合的寄主体内得到复制与扩增，然后再从筛选的寄主细胞内分离提纯所需的克隆载体，可以得到插入DNA的许多拷贝，从而获得目的基因的扩增。
　　工具酶：基因工程涉及众多的工具酶可粗略的分为限制酶，连接酶，聚合酶，核酸酶和修饰酶五大类。其中，以限制性核酸内切酶和DNA连接酶在分子克隆中的作用最为突出。

解释酶的活性部位？必须基因及两者关系？
目前常用方法有：化学修饰法、反应动力学法、X－射线衍射法等.1.化学修饰法：此方法是研究最早,应用最广泛的方法.原则上讲,酶分子侧链上的各种基团