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1、转基因背后的生命分析化学 除了克隆外，估计很少有技术像转基因这样，从诞生起就饱受争议。自11013年第一株转基因植物转基因烟草问世以来，转基因产品已经渗透进我们生活的方方面面。平心而论，转基因技术的出现既可以提高农作物的产量又能够增加其抗病虫害的实力，的确为我们解决了不少问题，但潜藏在其背后的平安性问题和对生态环境的影响又是大家所担忧的。网络上不乏关于转基因食品的激烈论战，我们暂且不论谁是谁非，但就凭咱一般人的凡胎肉眼，一把大豆放到面前，谁也辨不出它是不是转基因产物！所以谈到这里就该轮到我们的主角生命分析化学家出场了。 我们都分析些什么 都说21世纪是生命科学的世纪，就这头十多年的发展来看的确
2、没错，而生命分析化学就是随之应运而生的一个新兴交叉学科。从名头上看，基本可以把生命分析化学理解成利用分析化学的手段探讨生命体、监测生化反应过程的一个学科。那除了转基因豆，生命分析化学家们还分析些什么呢？其实大到生态环境，小到草木鱼虫，近到我们的食品平安、医疗卫生都属于生命分析化学的范畴。虽然自然界的物种千姿一百零一态，生化反应过程也是纷繁困难，但假如化整为零到分子层面，这事就简洁了。笼统点说，其实我们主要分析检测的就是核酸、蛋白质、糖类和脂类这几大类生物分子。核酸是生命体的核心，遗传密码的源泉，例如转基因植物的检测，最干脆精确的方法就是检测其遗传物质DNA中是否被注入了外源基因序列。蛋白质是细
3、胞的最主要构成成分，而负责催化反应和调整生命体征的酶和激素也主要由蛋白质构成。糖类是人类、动物和微生物生命的燃料、能量的源泉，除了参加代谢外，一些多糖在降血脂、抗肿瘤、抗苍老等方面显现的特异生理活性也日益引起大家的关注。脂类既是生命的重要组成成分，也是能量储存和运输的重要载体，具有生命活性的维生素和一些激素也属于脂类。 去糟取精生物样品的预处理 那么当一把大豆放在我们面前，要怎样才能把它们塞进试管里去检验是不是转基因的呢？这就涉及到一个生物样品的预处理，这个过程一般包括样品筛选、破裂、提取、分别和纯化几个步骤。首先我们要依据分析目的和提取分别的便捷性来选择合适的样品。生物体不同的组织部位，目标
4、成分的含量和分布会有差异，提取的难度就有所差别。例如提取磷酸单酯酶时，它在动物的肝、脾、胰、前列腺中都较丰富，但肝、脾、胰脏中的单酯酶常和磷酸二酯酶共存，增加了分别的难度。在前列腺中它的含量虽没有以上几个内脏中多，但几乎不含二酯酶，所以一般选择从前列腺中提取磷酸单酯酶。然后我们要针对不同的样品进行恰当的处理和保存。例如动物样品，我们须要将样品表面的皮毛、脂肪、血液、结缔组织等剥离洗净后尽快分别提取。假如冻存的话，一般冰箱零下十多度是不够的，只能保存几天，得在-73的超低温冰箱里才能保存数月。 细胞是生命体组织和功能的基本单位，有的生化成分如淀粉酶、蛋白酶等分布在细胞外的体液中，就可以用溶剂干脆
5、提取，而假如要获得细胞内的物质就须要对细胞进行破裂了。不同生物、不同部位的细胞，破裂的难易程度大不相同。常用的有机械粉碎法，包括研磨、压榨、超声、冻融等；还有化学法，即加入有机介质；更高端的是酶解法，通过加入生物酶，例如溶菌酶等的作用使细胞自溶。 最终我们须要做的是从样品中提取、浓缩和纯化目标组分。提取就是用合适的溶剂从样品中把目标组分分别出来。对溶剂的要求是对目标组分溶解度大，而对其他组分难溶。一般提取液的体积大，浓度低，杂质多，所以接下来还要进行浓缩和纯化。针对目标组分的特点，可以运用沉淀、过滤、结晶、透析、层析、凝胶电泳、色谱分别等方法得到更为纯净便于分析检测的目标组分。 分析的工具和方
6、法 人类进化中迈出的重要一步是学会了运用工具，而分析化学家们则把这一特质发挥得淋漓尽致。例如转基因作物的检测，通过实时荧光PCR的方法，就能实现精确高通量的定量检测。它是一种选择性扩增特定DNA片段的核酸合成技术，主要以变性、退火和延长三个步骤来完成一轮PCR扩增。理论上，每一轮循环扩增的产物又可作为下一轮扩增反应的模板，这样反应的产率就能呈指数级上升。每完成一个循环需1-4分钟，23小时就能将目的基因扩增放大几一百零一万倍。在实时PCR荧光检测中，再通过加入荧光探针就能实时检测扩增的状况。因此，依据待筛查外源基因的序列，设计合适的引物和荧光探针，通过PCR扩增后的荧光改变状况，我们就能精确推
7、断出外源基因的嵌入状况了。 除此之外，生命分析化学家们可依靠的生物识别和放大工具还有许多，例如功能化的各种纳米材料、生物酶放大、磁分别富集、免疫识别以及近年来新兴的适配体技术等。目前可广泛运用的信号检测方法和技术也是多种多样的，例如紫外可见、荧光、电化学、电泳、色谱、微流控芯片等。有了这些“武器和装备”，不管是流感鸡还是毒胶囊，也都难逃我们的“火眼金睛”了。 专业性人才 生命分析化学是顺应生命科学飞速发展的需求，结合传统分析化学的优势，应运而生的一门新兴交叉学科。从事该领域探讨的人员首先要具备扎实的分析化学基础学问和仪器分析的操作技能，还需有生物化学、分子生物学、细胞生物学、植物学、动物学、微
8、生物学等学科的专业学问和试验技能。此外，结合到实际应用中，一些特定的生化分析领域还须要储备诸如临床医学、药理学、毒理学、环境科学、食品化学等学科的相关学问。目前在我国高校中，从事该领域探讨的课题组一般分布在化学院、生命科学院或者资源与环境学院中。 随着大家对癌症早期预料诊断、特效药物研发、食品平安、环境危害和治理等问题关注的日益升温，生命分析领域专业人才的社会需求量也不断上升。科研院所、医疗卫朝气构、检验检疫部门、食品药品企业和安监部门等都将是生命分析专业人才呈现才华的志向舞台。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页