复制生命的克隆技术_《复制生命的克隆技术》编写组编.pdf

书书书复制生命的克隆技术本书编写组编世 界 图 书 出 版 公 司广州上海西安北京FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU1前言古往今来，世间的万物一直遵循着生老病死这一规律，重复着生命的更迭。物竞天择，适者生存。大自然毫不留情地履行着自己的职责，而作为世界主宰的人类也在积极地和自然相处。科学的发展给人类的梦想插上了翅膀。在全世界和平与发展的大环境下，生物技术的发展突飞猛进。基因重组、基因治疗、无性繁殖、人工授精、体外孕育、胚胎移植和器官移植等，使我们的生活更加丰富多彩。如今，你可能想不到，当你去市场买菜时，也许在你挑选的蔬菜之中就有转基因蔬菜;当你领孩子去动物园时，可能你看到的动物中就有克隆动物;在你身边走过的人，可能就是个“试管婴儿”这时，你会猛然发现，原来高科技就一直在你身边。当克隆羊之父宣布多莉诞生这一消息时，世界回报他的是一盆冷水。国际社会对克隆绵羊所表示的强烈反应，使得从事生命科学研究的科学家们都感到困惑不解。维尔穆特本人也始料未及，他说，人们对于这项技术可能带来的后果的种种猜测使他非常沮丧。维尔穆特不得不忙于接受英国上下两院听证会的质询，并逢人就表白他自己不准备克隆人。这种结果实在令生命科学家难堪，他们最初的目的是善良的，是为了探索自然奥秘，追求知识和真理，提高人们的认识能力，从而为人类的健康和发展服务。他们投入时间和精力，付出劳动和艰辛才取得了科学上的突破和进展，理应得到社会的肯定和赞许。可是现实却是，尽管人们承认维尔穆特在生物前言FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU2学方面取得了重大突破，却没有给予他以相应的肯定和鼓励，反而报以削减其经费和如临大敌般的惊恐。这无疑是对科学工作者的一个打击，使他们自问:科学的目的何在，为什么难以得到理解?那么，究竟什么是克隆人呢?我们知道在神话故事中，孙悟空拔根毫毛一吹会变成无数个孙悟空，而今神话将成为现实。当有一天，你面对和自己一模一样的克隆人时，你会是什么感觉?高兴?惊喜?还是恐惧“克隆人”，他既非我们的父母，又非我们的兄弟姐妹。他只是人类的一个复制模本，他是一个孤立的存在。或许你要问，那“克隆人”怎么生活啊，那社会岂不是乱了套?这也是人们对克隆人坚决反对的原因之一。的确，克隆人打破了人类的遗传规律，也给人类社会带来了茫然。生物技术是迄今为止非常强大的技术，借助于它的发展，人类攻克了一个又一个科技难题:人类可以培育更加优良的畜种，可以生产人的胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法，可以复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源等等。但是如果使用不当，它有可能会给人类带来前所未有的危害。例如，人们在使用生物技术手段改造生物时，并不总能把握住它的发展方向，而且生物工程产品具有生物的特征，可以繁殖和迁移。一旦流入自然界，进入生态系统，将不再可能收回。况且生物技术的研究对象是包括人在内的生物，利用的手段是生物工程改造，结果是不可逆地改变某些基因，或是创造出一个全新的物种或个体。除对生物的直接影响外，对人类的道德伦理观念也是一个冲击。所以，动用这样一个具有巨大破坏力的技术手段应该慎而又慎，应该规范研究行为，把科研活动纳入一个有序的轨道。走进本书，让我们一起详细地了解克隆的奥秘，知道什么是克隆技术，克隆技术带给我们的利与弊，克隆人的是是非非以及我们应该怎样对待。科学的发展既依赖于对科学问题的探索，也得益于人们美好的向往。神奇的克隆正向人类展示它诱人的前景复制生命的克隆技术书书书FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU1ContentsContents目 录生命复制的信息生命的单元 细胞1生命复制的基础 DNA13生命复制的单位 基因20生命复制的法则 遗传规律32基因工程什么是基因工程35基因工程操作的工具38基因工程的基本操作步骤39各国的基因研究42转基因技术43神奇基因工程分析术50基因工程与环境保护51基因工程与医药卫生53基因工程的危害57基因工程的前景59基因工程大事记65克隆技术冲击波什么是克隆技术67克隆技术的发现之旅68“多莉”的诞生历程72“多莉”的意义和引起的反响76“多莉”之死82克隆之父 施佩曼86多莉之父 维尔穆特87克隆与孪生的区别89试管婴儿是克隆吗93克隆技术引发的社会问题98人的克隆 自我复制99克隆技术对伦理学的危害101克隆技术在中国童第周的怪鱼103没有外祖父的癞蛤蟆106高价克隆牛107小白鼠长人耳108转基因兔110转基因山羊111转基因鱼113新时期中国的克隆成果114檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨目录FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU2多姿多彩的克隆技术人工受精与胚胎移植119动物细胞核移植123胚胎分割125胚胎嵌合技术126核移植的几项成果127雌核生殖技术128植物无性繁殖131试管育苗132克隆技术造福于人类单克隆抗体技术134干细胞的研究139未来的制药厂142克隆技术与濒危生物保护143克隆技术与人的器官移植145克隆技术服务农业146克隆技术能实现人类哪些梦想149克隆对生物多样性的影响150动物克隆技术促进畜牧业发展151克隆技术打破种间隔离153克隆人的是是非非“克隆人”的前奏曲155可怖的艺术世界159“克隆人”是什么162到底如何克隆人163支持克隆人的观点166希望克隆自己的人167反对克隆人的呼声168各国政府的态度170平民百姓对克隆的态度171科学技术是双刃剑172科学家对克隆的态度174与“孟德尔定律”相违背的克隆人175克隆人打破了传统的家庭观念176克隆完全相同的人永无可能177克隆技术的真正危险180克隆人:生命伦理禁区182理性对待克隆人186如何对待克隆技术在茫然的社会舆论面前189科学需要理解192科学有待规范195约束自我，尊重人类199中国克隆大事记200世界克隆大事记201檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨复制生命的克隆技术书书书FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU1生命复制的信息生命的单元 细胞什么是细胞在古代，人们知道怎样进行栽培、育种、嫁接和杂交，却并不知道为什么要这么做。这其中的奥秘是现代生物科学家才给我们揭示出来的。现在我们知道，生命的基本单位是细胞，栽培、育种、嫁接和杂交实际上是细胞及细胞构成的组织在发挥作用。一个小小的细胞，诞生、发育、繁殖、分裂，使得育种和杂交成为可能。成千上万个细胞构成的生物组织“军团”，使得栽培和嫁接成为可能。归根结底，还是因为细胞本身就具有生命的全部复制功能。细胞是生命的基本单位，所有的生命形式，基本上都是以细胞为基础的。生命要延续，不管是有性生殖，还是无性生殖，归根结底，都是小小的细胞在不停地“吃喝拉撒”，在不停地复制自己。因为细胞本身就具有生命的全部复制功能，因此现代生物学家要进行“克隆”，就要对细胞进行“手术”。生命开始于细胞，所有的生命活动只有在细胞结构中才能实现。但细胞的发现经历了一个漫长的过程。17 世纪 60 年代，胡克发现了孕育生命的生命复制的信息FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU2细胞;19 世纪 30 年代，施旺和施莱登创立了伟大的细胞学说，他们把生命的奥秘和生命的本身浓缩到了一个微观境界，实现了生命科学的第一次统一。生命宝盒的开启，使人们认识到小小的细胞如同人类社会一样，是一个奇妙的大千世界，是由膜包裹着的生物大分子体系的精细结构。让我们走进细胞的王国，去探寻奥秘吧!细胞的构成从整体上看，细胞分原核细胞和真核细胞两大类。从原生动物到人类，从低等植物到高等植物，绝大多数动植物都是由真核细胞构成的。真核细胞里具有真正的细胞核。细菌、蓝藻属于原核细胞生物，它们的结构简单，种类不一。原核细胞的外部由细胞膜包围着，内部脱氧核糖核酸(DNA)的区域没有被膜包围，只有一条 DNA。这就是说，它没有一个像样的细胞核，原核细胞因此而得名。在先进的高倍显微镜下，可以清晰地观察到真核细胞的原核细胞内部结构。以植物细胞为例，细胞的外面有细胞壁，细胞与细胞之间有一层胶状物，把两个细胞壁紧紧地黏合在一起;在相邻两个细胞细胞壁之间有胞间连丝，使细胞之间彼此互通;细胞内有细胞质和细胞核，细胞质内有线粒体、质体、内质网、高尔基体和液泡等内含物，还有丝状和管状结构，类似复制生命的克隆技术FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU3真核细胞图细胞的肌肉和骨架;细胞核内有核膜，使核与细胞质分开，还有染色质和核仁;细胞的表面由一层质膜包裹，控制着细胞内外物质的运输。细胞表面的那层质膜叫做细胞膜，又称质膜。细胞膜是一个有序的、动态的、开放的、具有选择性和渗透性的结构，它不仅是生命结构与非生命结构的边界，也是细胞内许多独立结构的边界。在显微镜下，细胞膜的结构变化多端，有的向内折叠成手指状，有的向外凸出形成月牙状。植物细胞的细胞膜外还有细胞壁，其主要成分是纤维素，具有支持和保护植物细胞的功能。细胞的中枢是细胞核，它是遗传信息储存、复制和转录的场所。细胞核包括核膜、染色质和核仁等部分。核膜是包在核外的双层膜，外膜可延伸与细胞质中的内质网相连。一些蛋白质和 RNA 分子可通过核膜或核膜上的核孔进入或输出细胞核。染色质是细胞核中由 DNA 和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质 DNA 含有大量的基因片段，是生命的遗传物质，因此，细胞核是细胞的控制中心。核仁是细胞核中的颗粒状结构，富含蛋白质和 RNA，是核糖体的装配场所。在细胞核中，染色质和核仁都被液态的核质所包围。生命复制的信息FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU4细胞质是细胞膜内的透明黏稠并可流动的物质，各种各样的细胞器就分布在细胞质中。细胞器主要包括线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体、质体等，其中线粒体和质体是较大的细胞器。另外，细胞质中还有由微管、肌动蛋白和中间丝构成的细胞骨架。有些细胞表面还有鞭毛和纤毛，可帮助细胞自主运动。这些细胞器相互关联，相互补充，协同作用，共同执行生命功能。各类细胞器的膜(如内质网膜、内囊体膜等)、核膜和质膜在分子结构上基本相同，它们统称为生物膜。大多数生物膜的厚度只有 7 8 纳米，主要是由磷脂类组成的双分子层，脂双层中还以各种方式镶嵌着具有重要功能的蛋白质分子，如受体。脂双层中的磷脂分子亲水的“头”(磷酸的一端)向着外侧，磷脂分子疏水的“尾”(脂肪酸的一端)向着内侧。根据脂双层中脂类分子和蛋白质分子可以横向移动的发现，生物学家辛格在 1972年提出了生物膜的流动镶嵌模型。生物膜是支持细胞正常生命活动的最基本的结构，它使各个细胞器组成生命活动的统一体。内质网是合成膜的主要部位，大多数磷脂和胆固醇都是在此合成，许多膜蛋白也在这里合成。它们通过内质网表面时，将内质网膜包裹在自己身上，然后像乘车旅行那样，到达高尔基体，并成了高尔基体的一部分。在高尔基体内，蛋白质进行再加工后，或到溶酶体内或被运输到质膜与其他结构中。这样，通过膜的流动(又称膜流)就实现了物质的运输更新，膜也随之不断得到再生和流转。生命起源于细胞。在漫长的生命演化过程中，为适应不同需要出现了各种各样的细胞。如传导冲动的神经细胞、自律跳动的心肌细胞、携带氧气的红细胞、提供能量的肌肉细胞、吞噬病菌的白细胞，等等。细胞直径一般为 10 30 微米，但体积大的细胞，人的肉眼就可以看见，如鸟类的蛋最大的直径达 10 厘米，章鱼的神经细胞有几米长;最小的细胞直径不到 1微米，如支原体只有 0.1 0.3 微米，原始细菌也要用高倍显微镜才能看清楚。细胞的大小，即使在同一生命体的相同组织中也不一样。同一个细胞在不同发育阶段，它的大小也会改变。复制生命的克隆技术FUZHI SHENGMING DE KELONG JISHU5细胞的形状多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。由于细胞内在的结构和自身表面张力以及外部的机械压力，各种细胞总是保