英科學(xué)家發(fā)明DNA快速檢測箱　20分鐘得結(jié)果

英科學(xué)家發(fā)明DNA快速檢測箱　20分鐘得結(jié)果

新華社倫敦３月３日電據(jù)此間媒體３日?qǐng)?bào)道，英國科學(xué)家發(fā)明了一種ＤＮＡ快速檢測箱。它能將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程濃縮在２０分鐘內(nèi)完成，病人則隨時(shí)得到準(zhǔn)確的化驗(yàn)結(jié)果，從而贏得治療時(shí)機(jī)。

據(jù)報(bào)道，這個(gè)研究成果最初是來自英國國防部的一個(gè)研究項(xiàng)目。檢測器采用的是多聚酶鏈反應(yīng)技術(shù)，這是一種提取和放大ＤＮＡ片段最簡單的方法。樣本中的ＤＮＡ片段與生化酶一起經(jīng)過加熱冷卻后，會(huì)生成數(shù)十億個(gè)ＤＮＡ拷貝，這將便于儀器的檢測。檢測箱里的加熱裝置由一種特殊塑料制成。有了它，原先只能在實(shí)驗(yàn)室里完成的加熱工作，就可以在野外完成了。

英國波頓當(dāng)軍事基地已經(jīng)利用這種ＤＮＡ快速檢測箱檢測軍事基地中是否有炭疽菌等生化武器的存在，以便在危險(xiǎn)到來時(shí)作出快速反應(yīng)。只要將采集到的樣本放進(jìn)檢測器里，按下開關(guān)，等待２０分鐘就可以看到檢測結(jié)果。醫(yī)院有了這種ＤＮＡ快速檢測箱，病人就不用花幾個(gè)星期等待化驗(yàn)結(jié)果。目前，科學(xué)家已經(jīng)開始研究新一代的ＤＮＡ快速檢測箱。他們說，有朝一日，檢測箱會(huì)變成檢測盒，人人都可以像帶手機(jī)一樣，把它揣在兜里。醫(yī)學(xué)和食品檢測機(jī)構(gòu)也看好這種ＤＮＡ快速檢測箱的發(fā)展前景。如果海關(guān)配備了這種檢測箱，就會(huì)為預(yù)防口蹄疫和禽流感的蔓延增加一道有效防線。

2010年4月，英國科學(xué)家成功將人類受精卵細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)移植到另一個(gè)去核受精卵，而幾乎沒有帶入線粒

細(xì)胞呼吸的場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，A錯(cuò)誤；
B、受精卵的細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)雙親各占一半，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自母方，因此發(fā)育成的個(gè)體一定攜帶父親的遺傳物質(zhì)，B錯(cuò)誤；
C、進(jìn)行無氧呼吸的細(xì)胞不一定沒有線粒體，如酵母菌進(jìn)行無氧呼吸時(shí)，線粒體也存在于細(xì)胞內(nèi)，C錯(cuò)誤；
D、人沒有葉綠體，線粒體是人體內(nèi)唯一具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器，D正確．
故選：D．

DNA計(jì)算機(jī)的研究進(jìn)展

2011年10月，英國，用細(xì)菌研制出生物邏輯門
這是有史以來最先進(jìn)的“生物電路”。 這種生物邏輯門是模塊化的，它們可以被安裝在一起，從而為未來建立更復(fù)雜的生物處理器鋪平了道路。
2011年9月，美國，用生物計(jì)算機(jī)摧毀癌細(xì)胞
這種生物計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)入人類細(xì)胞。通過對(duì)5種腫瘤特異性分子進(jìn)行邏輯組合分析識(shí)別出特異癌細(xì)胞，從而觸發(fā)癌細(xì)胞的毀滅過程。這一成果為開發(fā)出特異的抗癌治療奠定基礎(chǔ)。
2011年7月，以色列，用生物計(jì)算機(jī)探測多種不同類型分子
這種生物計(jì)算機(jī)能同時(shí)自動(dòng)探測多種不同類型的分子，可用于診斷疾病、控制藥物釋放，實(shí)現(xiàn)診斷治療一體化。
2009年，美國，用大腸桿菌研制成細(xì)菌計(jì)算機(jī)
這種細(xì)菌計(jì)算機(jī)可解決復(fù)雜數(shù)學(xué)問題。且速度遠(yuǎn)快于任何以硅基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)。
2007年，美國，用DNA計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)RNA干擾機(jī)制
這種DNA計(jì)算機(jī)可進(jìn)行基本邏輯工作，能夠應(yīng)用于人工培養(yǎng)的腎細(xì)胞?？茖W(xué)家將源于其他物種的單siRNA分子導(dǎo)入細(xì)胞，該DNA計(jì)算機(jī)能使編譯某種熒光蛋白 的目標(biāo)基因關(guān)閉。
2006年，美國，用DNA計(jì)算機(jī)快速準(zhǔn)確診斷禽流感病毒
這種DNA計(jì)算機(jī)能夠更快、更準(zhǔn)確地檢測西尼羅河病毒 和禽流感 病毒，以及其他疾病。
2005年，以色列，用DNA計(jì)算機(jī)運(yùn)行10億種由DNA軟件分子設(shè)計(jì)的程序
這種DNA計(jì)算機(jī)采用了新的溶液處理工藝等技術(shù)，能夠運(yùn)行10億種用DNA軟件分子設(shè)計(jì)的程序，有潛力覺察到細(xì)胞中與多種癌癥有關(guān)的異常信使RNA。為癌癥診斷提供信息。
2004年，中國，第一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)在上海交大問世
這種DNA計(jì)算機(jī)是在以色列魏茨曼研究所的DNA計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后完成，其中包括用雙色熒光標(biāo)記對(duì)輸入與輸出分子進(jìn)行同時(shí)檢測，用測序儀對(duì)自動(dòng)運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，用磁珠表面反應(yīng)法固化反應(yīng)提高可控性操作技術(shù)等，可在一定程度上完成模擬電子計(jì)算機(jī)處理0，1信號(hào)的功能。
2003年，美國，世界首臺(tái)可玩游戲的互動(dòng)式DNA計(jì)算機(jī)問世
這種DNA計(jì)算機(jī)主要以生化酶為計(jì)算基礎(chǔ)來運(yùn)算簡單游戲。
2002年2月，DNA計(jì)算機(jī)的研究則更進(jìn)一步，日本奧林巴斯（Olympus） 公司宣布，該公司與東京大學(xué)聯(lián)合開發(fā)出了全球第一臺(tái)能夠真正投入商業(yè)應(yīng)用的DNA計(jì)算機(jī)。他們開發(fā)的這種DNA計(jì)算機(jī)有分子計(jì)算組件和電子計(jì)算機(jī)部件兩部分組成。前者用來計(jì)算分子的DNA組合，以實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)，搜索并篩選出正確的DNA結(jié)果，后者則可以對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行分析。據(jù)息，今年將正式投入商業(yè)化應(yīng)用。
2001年11月，以色列科學(xué)家成功研制成世界第一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)，它的輸出、輸入和軟硬件全由在活性有機(jī)體中儲(chǔ)存和處理編碼信息的DNA分子組成。該計(jì)算機(jī)不過一滴水大小，比較原始，也沒有任何相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)生，但這是未來DNA計(jì)算機(jī)的雛形。次年，研究人員又作了改進(jìn)，吉尼斯世界記錄稱之為“最小的生物計(jì)算設(shè)備”。
2000年，以色列，世界上第一臺(tái)DNA計(jì)算機(jī)問世
這是世界上第一臺(tái)成型的DNA計(jì)算機(jī)，可以解決一些相對(duì)復(fù)雜的運(yùn)算問題。在當(dāng)時(shí)它沒有什么實(shí)際用途，但它代表著DNA計(jì)算機(jī)已經(jīng)邁出科幻時(shí)代，并成為現(xiàn)實(shí)中一種初露端倪的技術(shù)。
2000年，美國威斯康星麥迪遜大學(xué)的科學(xué)家在簡化和按比例放大這種技術(shù)方面邁出了重要一步，他們采取了不同于阿德勒曼和其他先驅(qū)者所進(jìn)行的試管實(shí)驗(yàn)的辦法，把DNA固定到了一塊鍍金的玻璃載片（一種DNA芯片）上。其他研究人員則希望把DNA計(jì)算技術(shù)送回活的細(xì)胞中。在英國，一些科學(xué)家開展了在轉(zhuǎn)基因細(xì)胞內(nèi)部模擬計(jì)算機(jī)邏輯電路的研究。
1994年，美國，DNA計(jì)算機(jī)概念首次提出
科學(xué)家用一支裝有特殊DNA的試管，解決了著名的“推銷員問題”：有n個(gè)城市，一個(gè)推銷員要從其中某一個(gè)城市出發(fā)，唯一走遍所有城市，再回到他出發(fā)的城市，求最短的路線。這個(gè)問題在當(dāng)時(shí)即使用最快的半導(dǎo)體來推算，也需要至少兩年以上的時(shí)間，但是科學(xué)家用DNA計(jì)算只花了7天時(shí)間，令人嘆為觀止，從而開辟了DNA計(jì)算機(jī)研究的新紀(jì)元。
1994年11月，美國計(jì)算機(jī)科學(xué)家L.阿德勒曼（Leonard M. Adleman）用一種非同尋常的方式—DNA方式，解決了一個(gè)非常著名問題—哈密爾敦直接路役問題，俗稱“售貨員旅游問題”。其基本內(nèi)容是：假定有一個(gè)售貨員必須向他經(jīng)過的每一座城市推銷產(chǎn)品，但是為了節(jié)約時(shí)間，每座城市他只能途徑一次，路徑不能重復(fù)，而且路徑最短，而這個(gè)問題就是讓你為這個(gè)推銷員設(shè)計(jì)這樣一條路徑。
隨著城市數(shù)目的增加，問題會(huì)變的越來越困難。隨著難度的增加，要搜索到正確的路徑就需要更加強(qiáng)大的計(jì)算能力，最終會(huì)復(fù)雜到需要運(yùn)用目前最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。當(dāng)城市數(shù)目達(dá)到上百個(gè)時(shí)，即使最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)也“望洋興嘆”，計(jì)算量可想而知。但是，利用DNA計(jì)算，問題迎刃而解。
阿德勒曼教授就是根據(jù)DNA分子信息表達(dá)的啟發(fā)，他巧妙地利用DNA單鏈代表每座城市及城市之間的道路，并為順序編碼；這樣，每條道路“粘性的兩端”就會(huì)根據(jù)DNA組合的生物化學(xué)規(guī)則與兩座正確的城市相連。然后，他在試管中把這些DNA鏈的副本混合起來，它們以各種可能組合連接在一起，經(jīng)過一定時(shí)間的一系列的生化反應(yīng)，便能找出解決問題的唯一答案，即只經(jīng)過每座城市一次的順序最短的DNA分子鏈。
科學(xué)家認(rèn)為，由于硅工業(yè)領(lǐng)域材料尺寸限制，傳統(tǒng)的電子技術(shù)在2020年后的某個(gè)時(shí)候?qū)⑦_(dá)到物理極限，因此，尋求新的替代技術(shù)具有非同尋常的意義。盡管阿德勒曼的實(shí)驗(yàn)僅僅解決了7座城市的問題，然而這個(gè)問題的解決，突破了晶體硅材料的尺寸限制，使傳統(tǒng)的計(jì)算方法以前很難解決或根本無法解決的問題將變得輕而易舉，開創(chuàng)了在分子水平進(jìn)行計(jì)算的先例，成為分子計(jì)算領(lǐng)域的里程碑。
阿德勒曼的成功，引起世界各國科學(xué)家極大關(guān)注，1995年，來自各國的200多位有關(guān)專家一起進(jìn)一步探討了DNA計(jì)算機(jī)的可行性，認(rèn)為DNA分子間在酶的作用下，某基因代碼通過生物化學(xué)的反應(yīng)可以轉(zhuǎn)變成為另一種基因代碼，轉(zhuǎn)變前的基因代碼可以作為輸入數(shù)據(jù)，反應(yīng)后的基因代碼作為運(yùn)算結(jié)果。利用這個(gè)過程完全可以制造新型的生物計(jì)算機(jī)。DNA計(jì)算技術(shù)被認(rèn)為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)電子技術(shù)的各種新技術(shù)中主要候選技術(shù)。
DNA計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)前世界許多國家科研人員研究的熱點(diǎn)之一，而且取得了突破性進(jìn)展，但主要還處在理論研究和應(yīng)用探索階段。

英國科學(xué)家Sanger因發(fā)明了鏈終止DNA測序法而再獲諾貝爾獎(jiǎng)．通過向DNA復(fù)制體系中加入能夠終止新鏈延伸的某

（1）DNA分子兩條鏈之間通過氫鍵連接，所以實(shí)驗(yàn)操作的第一步是通過加熱破壞從而使DNA分子的雙鏈打開，在細(xì)胞中這是在解旋酶的作用下完成的．
（2）根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，由于模板鏈的堿基序列是ATGATCCTG，所以對(duì)應(yīng)合成的最長新鏈的堿基序列是TACTAGGAC．
（3）據(jù)圖分析，要通過以上操作精確地測出DNA鏈上每一個(gè)堿基的位置，電泳分離結(jié)果必須能把長度只差一個(gè)堿基（或脫氧核苷酸）的DNA鏈區(qū)分開來．
（4）由于鳥嘌呤G與胞嘧啶C配對(duì)，所以要從電泳結(jié)果直接讀出上圖模板鏈中鳥嘌呤的位置，進(jìn)行以上操作時(shí)，必須加入帶標(biāo)記的胞嘧啶脫氧核苷酸類似物．由于模板鏈上只有2個(gè)鳥嘌呤，所以擴(kuò)增后將產(chǎn)生2種帶標(biāo)記的新鏈．
（5）由于經(jīng)過3次操作可以測出DNA片段的一條鏈上三種堿基的位置，剩下空位就是第四種堿基的位置；再根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可推知DNA另一條鏈的堿基順序．因此，采用鏈終止法測定一段DNA雙鏈中的全部堿基順序，最少要按圖中所示模式操作3次．
故答案為：
（1）氫鍵?解旋酶
（2）TACTAGGAC
（3）長度只差一個(gè)堿基（或脫氧核苷酸）的DNA鏈
（4）①加入胞嘧啶脫氧核苷酸類似物（或ddCMP）
②2種 因?yàn)槟０彐溕现挥?個(gè)鳥嘌呤（或新鏈上只有2個(gè)胞嘧啶）
（5）經(jīng)過3次操作可以測出DNA片段的一條鏈上三種堿基的位置，剩下空位就是第四種堿基的位置；再根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，可推知DNA另一條鏈的堿基順序

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