簡單了解如何修改DNA!基因工程科技大解密(上)

大家好,我是李永樂老師。近日,一則特別新聞稱,中國科學家賀建奎對人類胚胎細胞進行了基因編輯,並使經過基因編輯的人類胚胎細胞成功發育成兩個孩子。此消息一出,全球輿論一片嘩然。有小朋友問我什麼是基因編輯。基因我們知道人是由細胞組成的。

 

精選內容:

 

細胞核的螺旋結構?

這是一個人。這個人體內有細胞如果我們放大這個細胞,我們會發現細胞內部有一個非常小的細胞核。細胞核用於儲存遺傳物質。如果我們把細胞核放大的話,裡面就會有一個雙螺旋結構。

這種雙螺旋結構稱為DNA,或脫氧核糖核酸。如果我們再把這個脫氧核糖核酸放大一下,就會發現它其實是一個雙鏈結構。我把它拉直了,它有一個接一個的鹼基對。由核苷酸組成的脫氧核糖核酸DNA分為三部分,其中一部分是鹼基,鹼基是相對的。

鹼基分為四種:ATCG,它們之間存在互補關係,即如果是A,則一定是T,即A對應T,C對應G。所以如果我們說這個鹼基對是AACTG的話,那麼A和T的對應關係就是TTGAC。這是DNA的基本結構。經過對DNA的仔細研究,人們發現了一個東西,它是什麼?人們發現,鹼基序列實際上代表了人類的一種遺傳信息,稱為遺傳密碼。

 

遺傳密碼的意義?

所謂破解遺傳密碼,就是弄清楚這一段的鹼基序列AAC是什麼意思。似乎預示著此人是一位大人物。TTG是什麼意思?雙眼皮背後有基因是什麼意思?什麼意思這個人是色盲等等。遺傳信息其實隱藏在DNA中的鹼基序列中。能實現某種功能的鹼基序列稱為基因。什麼叫基因?這就是基因的意義。

那麼這個基因是如何影響人的呢?為什麼有的人頭髮是紅色的?有些人的頭髮是黃色的,有些人的頭髮是黑色的。人們認為過程是這樣的。首先,DNA儲存在細胞核中,不直接指導蛋白質合成。它首先通過稱為轉錄的過程,生成DNA。單鏈結構稱為RNA,即核糖核酸。

這種核糖核酸可以走出細胞核進行翻譯,並指導這種蛋白質的合成。這個過程稱為翻譯。就是把這個密碼變成一個可以理解的蛋白質,就會產生蛋白質,這個蛋白質可以作為我們身體各個部分的結構。這個過程就是DNA如何指導這個生物體的結構。基因的問題其實是上個世紀的事情。

 

微生物細菌

早在50年代就已經開始研究,而這次賀建奎使用的CRISPR方法,其實是本世紀才開始的。要想了解CRISPR的方法,首先要回到微生物學。
什麼是微生物?比如微生物有細菌,還有什麼比如有病毒。有些人可能認為細菌和病毒是用來殺死人類的。事實上,這可能不是真的。事實上,有許多旨在殺死細菌的病毒。我們將這些旨在殺死細菌的病毒稱為噬菌體。它專門用於殺死細菌。每天在海洋中,40%的細菌會被噬菌體殺死。

如果沒有噬菌體,細菌就會爆炸。噬菌體長什麼樣?看起來很棒。它的頭有一個雙十面體的形狀然後裡面有一些DNA,它的遺傳物質,底部有一個管子用於輸入DNA,還有一些觸手可以抓住細菌然後它會著陸在一個細菌的表面,就是那個細菌,最上面的那個是噬菌體著陸後,它在這裡打個洞,把自己的DNA放進去。

細菌中的DNA會不斷地複制、複製、複製和復制足夠多,然後它就會長出它的蛋白質外殼。蛋白殼長出來後,細菌就沒用了,會從細菌裡出來。一旦它從細菌中出來,細菌就會死亡,然後它會自我複制。這是噬菌體的基本工作流程。對這個問題的研究起步較早,但在1987年,人們有了重大發現。1987年,日本有一位名叫石野義典的科學家。