五、生物技术科普知识

　　72、为什么科学家要用动物进行科学实验?

　　答：科学家用动物进行科学实验，是通过对活动物进行试验和观察，认识动物界的各种规律。从生物学的角度看，人与动物大同小异，能保证了动物实验的可靠性。实验动物和动物实验在促进医学科学的发展中起着极其重要的作用。

　　科学家用作实验的动物有狗、蛙、蛇、鱼、牛、羊、兔、鼠和其他动物，经常用来做实验的动物是小白鼠。这是因为：①老鼠虽小但五脏俱全，且老鼠的生理机能与人类相近，所以极适于代替人体。②老鼠有很强的繁殖能力。可以保证试验活体来源不会短缺，成本低。③小白鼠对各种刺激的敏感性较强，又因为其颜色的原因，在试验中很容易发现异常，容易标记。④一只老鼠的质量小，所以药物或现象在它的身上可以比较快的显示出来。

　　73、“DNA”是什么?

　　答：DNA是存在于一切细胞中的生物遗传物质，为英文Deoxyribonucleic acid的缩写，中文译名为脱氧核糖核酸。

　　DNA是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料。人类的46条染色体上大约有10万个DNA片段(基因)，控制着人的生长和行为，形成千差万别的人类个体。父代的外貌特征、气质、聪明才智、血型、疾病、寿命之所以能传给下一代，便是通过DNA片段(基因)来实现的。生物体亲子之间的相似性和继承性即所谓遗传信息，都贮存在DNA分子中。因此说，DNA是一切生物的遗传物质基础。

　　74、什么是DNA亲子鉴定?

　　答：DNA亲子鉴定，是利用医学、生物学和遗传学的理论和技术，从子代和亲代的形态构造或生理机能方面的相似特点分析遗传特征，判断父母与子女之间是否是亲生关系。

　　一个人有23对(46条)染色体，同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因，一般一个来自父亲，一个来自母亲。如果检测到某个DNA位点的等位基因，一个与母亲相同，另一个就应与父亲相同，否则就存在疑问了。利用DNA进行亲子鉴定，只要作十几至几十个DNA位点作检测，如果全部一样，就可以确定亲子关系;如果有3个以上的位点不同，则可排除亲子关系。DNA亲子鉴定，否定亲子关系的准确率几近100%，肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。

　　目前，鉴定亲子关系用得最多的是DNA分型鉴定。人的血液、毛发、唾液、口腔细胞等都可以用于用亲子鉴定，十分方便。

　　75、生男生女取决于父亲吗?

　　父亲和母亲各提供一半的遗传基因，但是母亲的性染色体只有X染色体，父亲的性染色体则有X、Y两种染色体。当形成受精卵时，如果精子进入卵子时，携带的是Y染色体，那么生出来的孩子就是男孩，如果携带的是X染色体，那么生出来的就是女孩。所以，生男生女其实都取决于父亲。

　　不过，很显然，无论父亲还是母亲，都无法预知、改变和选择将要出生的孩子的性别。因为在形成受精卵的过程里，在亿万个精子中，最终幸运胜出、与卵子成功结合的唯一一个精子，到底是携带Y染色体，还是携带X染色体，概率都是50%。这也保证了人类男女比例的平衡，及至物种的生生不息。

　　76、什么是基因诊断和基因治疗?

　　答：医学上，基于基因水平进行的诊断和治疗，称为基因诊断和基因治疗。

　　人类疾病都直接或间接与基因相关，在基因水平上对疾病进行诊断和治疗，既可达到病因诊断的准确性和原始性，又可使诊断和治疗工作达到特异性强、灵敏度高、简便快速的目的。目前基因诊断作为第四代临床诊断技术已被广泛应用于对遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、病毒细菌寄生虫病和职业病等的诊断;而基因治疗的目标则是通过DNA重组技术创建具有特定功能的基因重组体，以补偿失去功能的基因的作用，或是增加某种功能以利对异常细胞进行矫正或消灭。

　　77、基因诊断技术在人类疾病诊断和治疗方面有哪些用途?

　　答：目前，基因诊断技术主要有三方面用途：①了解胎儿的遗传缺陷;②将肿瘤扼杀在摇篮里;③短时间内明确病菌的抗药性。

　　78、什么是干细胞?

　　答：干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。

　　人体干细胞大分为两种类型，一是全功能干细胞，可直接克隆人体;一是多功能干细胞，可直接复制各种脏器和修复组织。目前，人们寄希望于利用于细胞的分离和体外培养，繁育出人体组织或器官，并最终通过组织或器官移植，实现对临床疾病的治疗。

　　79、什么是人体的生物钟?

　　答：人体生物钟是指人体随时间作周期变化的内在节律。人类按一昼夜为周期作息，人体的生理指标如体温、血压、脉搏;人的体力、情绪、智力和妇女的月经周期，体内的信号如脑电波、心电波、经络电位、体电磁场的变化，等等，都会随着昼夜变化作周期性变化。目前发现，人体的生物钟有100多种。

　　人体随时间节律有时、日、周、月、年等不同的周期性节律。人体的正常的生理节律发生改变，往往是疾病的先兆或危险信号，矫正节律可以防治某些疾病。研究发现，按照人的心理、智力和体力活动的生物节律来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病防止意外事故的发生。反之，人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不适。年轻人要及早认识、发现和掌握自己的生物钟，然后逐步顺应它。老年人不要轻易改变几十年形成的生物钟，以免引起生物钟紊乱而影响身心健康。

　　80、什么是生物芯片?

　　答：生物芯片又称蛋白芯片或基因芯片，是指通过缩微技术、将生物材料集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统。生物芯片技术是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术。

　　生物芯片与电子芯片有一个最基本的共同点，就是在微小尺寸上具有海量的数据信息，电子芯片上布列的是一个个半导体电子单元，是电子材料的集成，而生物芯片上布列的是一个个生物探针分子，是生物材料的集成。生物芯片可实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。2011年，中国研发的致聋基因检测芯片在北京市高危人群致聋基因筛查项目中得到完美应用。我国古代医学家提出过上医治未病，但大多依赖人们肉眼的观察，应用生物芯片技术可以更微观、更超前地对疾病提前预测预判，对像肿瘤、心脑血管疾病、遗传病等疾病及时进行干预和预防，真正做到未病先治。

　　生物芯片的应用几乎涵盖了生物、医学、药学、农学、环保、法医、卫生学等所有生物技术的领域，将对21世纪人类生活和健康、社会经济和发展产生深远的影响。

　　81、为什么“脑死亡”才是一个人生命的真正终结?

　　答：作为人类生死划分重要里程碑的“哈佛标准”认为，大脑中枢神经系统是生命赖以维系的根本，脑神经细胞一旦死亡，就无法再生，脑功能也就彻底无法恢复。脑功能全部丧失后，人体的呼吸系统、代谢系统等全部生理系统就会相继停止运转，各部位的细胞也会相继衰竭和死亡，至此，人才是真正地告别了人间而一去不返。

　　“哈佛标准”规定，鉴定死亡必须符合四大技术指标：无自主呼吸、深昏迷、脑电波平坦、脑干反应消失，这四大技术指标必须相隔6小时重复检查两次，而且必须是人体处在非深低温控制状态和非药物控制状态之下所做的检验才有效，因为人在深低温冷藏和麻醉药物控制等特殊条件下，有可能符合上述四条技术标准，但实际上并没有真正死亡。

　　82、什么是“虚拟人”?

　　答：所谓“虚拟人”，是指把人体形态学、物理学和生物学等信息，通过大型计算机处理而实现的数字化虚拟人体，可代替真实人体进行实验研究的技术平台。

　　虚拟人实际上是在电脑里合成的三维人体详细结构，他们没有感觉和思想，但生物数据和人相同。科学家利用来源于自然人的解剖、信息和生理信息，集成虚拟的数字化人体信息资源，经计算机模拟构造出虚拟人，开展无法在自然人身上进行的一系列诊断与治疗研究。

　　83、什么是转基因?

　　答：转基因包含转基因技术、转基因生物和转基因食品。

　　基因指携带有遗传信息的DNA片段。转基因技术，指利用基因工程技术把一种生物体的基因转移到另一种生物体中，使后者获得新的性状，并能把这些性状遗传的技术。转基因生物，指通过转基因技术改变基因组构成的生物。而用转基因生物为原料做成的食品就称为转基因食品。而转基因食品根据来源的不同可分为植物性转基因食品、动物性转基因食品、微生物性转基因食品。

　　84、转基因作物有哪些?

　　答：转基因植物技术始于20世纪70年代初。转基因技术可增加作物产量，降低成本，增强作物抗虫害、抗病毒能力和耐贮性等。目前全世界转基因主要农作物有：抵抗昆虫的玉米，抵抗杀虫剂的大豆，抵抗病虫害的棉花，富含胡萝卜素的水稻，耐寒抗旱的小麦，抵抗病毒的瓜类和控制成熟速度及硬度的西红柿等。转基因作物的主要生产国为美国、阿根廷、加拿大等。转基因农作物必须经过食品和环境安全性评价后才能进入商业化生产，到目前为止，人类没有科学证据证明已上市的转基因食品存在安全性问题。

　　85、植物的颜色由什么决定?

　　答：地球上的植物总数大约50万种。现代科学研究发现，植物的颜色是由植物体内的三种物质——卟啉类、类叶色素和黄酮(花青素)决定的。

　　卟啉类化合物是绿色植物的基础物质，例如植物体内普遍存在的叶绿素a和叶绿素b等都是卟啉类化合物，一切植物的“绿”都是因它而生。卟啉类化合物可在日光下合成，也可在日光下分解。类叶色素主要存在于植物的果实和叶子中，在没有光的情况下植物也能合成，而且一旦在植物体内形成就不易分解。黄酮类又叫花青素，是决定花朵颜色的基础物质。

　　86、为什么植物的叶子会有黄绿、深绿和黄色的变化?

　　答：植物初生时，叶子是黄绿色的，长大后变为深绿色，到了秋冬季节便枯黄了。原来，初发育的嫩叶，光合作用能力较弱，合成叶绿素能力也相应较低，而合成黄色的类叶色素的能力稍强，因为类叶色素和绿色的叶绿素相混，所以嫩叶呈黄绿色。夏天光照增强，植物合成叶绿素的能力大增，叶子里的叶绿素含量大大超过类叶色素，叶子也变得郁郁葱葱了。秋冬太阳的光照大大减弱，叶子制造叶绿素也相对减少，加上此刻叶内酶又分解叶绿素，叶绿素含量就相应少了，而且类叶色素一旦形成就不易分解，所以冬天树叶呈现枯黄色。

　　当然，不是所有植物叶子都符合上述变化规律的，如枫叶是由绿先变红再变黄;又如红苋菜的叶，一开始就是红的。因为这类植物叶子，含类叶色素和花青素特别多，把叶绿素盖住了。

　　87、花青素是怎样决定植物花朵颜色的?

　　答：花的颜色由植物中的花青素决定。花青素表现的颜色因酸碱、光照等外界条件的变化而变化：在酸性情况下，呈现红色，酸性越强，颜色越红;在碱性情况下，呈现蓝色，碱性较强时，它呈现蓝黑色;在中性情况下，呈现紫色。有的花的颜色还和日光的强弱有关。例如芙蓉花，早上开白花，但中午会变成粉红色，这也是花青素的作用，它在不同强度光照下呈现不同的颜色。

　　88、为什么植物果实的颜色千变万化?

　　答：植物果实颜色千变万化。以苹果、桃子为例，初结时呈绿色，长大后光照的一面常呈红色，成熟时呈现黄色，而最后腐烂时则呈褐色。这是由叶绿素和类叶色素的作用产生的。

　　果实初结时，需要大量糖类化合物，因为叶绿素有合成糖类化合物的本领，所以果实中叶绿素占主要优势，这就是果实初结时大都呈绿色的原因。逐渐生长时，植物自身会放出催熟激素——乙烯，来促进果实成熟。乙烯除催熟外，还能促使果实合成更多的类叶色素，较强的太阳光也能帮助类叶色素合成，因此太阳光照的一面果实往往会变红。最后，叶绿素停止合成，呈黄色的类叶色素占了主要成分，果实就马上变成黄色了。至于水果最后都会变成褐色、黑色，是因为果实中含有一种叫多元酚的物质，它在氧化酶催化下被空气中的氧气氧化成褐色和黑色的醌类化合物。

　　89、磷肥在农业生产中起什么作用?

　　答：磷肥是一种常见的肥料，全称磷素肥料，以磷为主要养分。磷是植物细胞原生质的组成成分，对细胞的生长和增殖起到了重要的作用。合理施用磷肥，可增加作物产量，改善作物品质，加速谷类作物分蘖和促进籽粒饱满;促使棉花、瓜类、茄果类蔬菜及果树的开花结果，提高结果率;增加甜菜、甘蔗、西瓜等的糖分和油菜籽的含油量。作物缺磷时生长缓慢、矮小瘦弱、直立、分枝少，叶小易脱落;色泽一般，呈暗绿或灰绿色，叶缘及叶柄常出现紫红色;根系发育不良，成熟延迟，产量和品质降低。