英科学家发明DNA快速检测箱　20分钟得结果

英科学家发明DNA快速检测箱　20分钟得结果

新华社伦敦３月３日电据此间媒体３日报道，英国科学家发明了一种ＤＮＡ快速检测箱。它能将复杂的实验过程浓缩在２０分钟内完成，病人则随时得到准确的化验结果，从而赢得治疗时机。

据报道，这个研究成果最初是来自英国国防部的一个研究项目。检测器采用的是多聚酶链反应技术，这是一种提取和放大ＤＮＡ片段最简单的方法。样本中的ＤＮＡ片段与生化酶一起经过加热冷却后，会生成数十亿个ＤＮＡ拷贝，这将便于仪器的检测。检测箱里的加热装置由一种特殊塑料制成。有了它，原先只能在实验室里完成的加热工作，就可以在野外完成了。

英国波顿当军事基地已经利用这种ＤＮＡ快速检测箱检测军事基地中是否有炭疽菌等生化武器的存在，以便在危险到来时作出快速反应。只要将采集到的样本放进检测器里，按下开关，等待２０分钟就可以看到检测结果。医院有了这种ＤＮＡ快速检测箱，病人就不用花几个星期等待化验结果。目前，科学家已经开始研究新一代的ＤＮＡ快速检测箱。他们说，有朝一日，检测箱会变成检测盒，人人都可以像带手机一样，把它揣在兜里。医学和食品检测机构也看好这种ＤＮＡ快速检测箱的发展前景。如果海关配备了这种检测箱，就会为预防口蹄疫和禽流感的蔓延增加一道有效防线。

2010年4月，英国科学家成功将人类受精卵细胞核中的遗传物质移植到另一个去核受精卵，而几乎没有带入线粒

细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，A错误；
B、受精卵的细胞核内遗传物质双亲各占一半，细胞质中的遗传物质几乎全部来自母方，因此发育成的个体一定携带父亲的遗传物质，B错误；
C、进行无氧呼吸的细胞不一定没有线粒体，如酵母菌进行无氧呼吸时，线粒体也存在于细胞内，C错误；
D、人没有叶绿体，线粒体是人体内唯一具有双层膜结构的细胞器，D正确．
故选：D．

DNA计算机的研究进展

2011年10月，英国，用细菌研制出生物逻辑门
这是有史以来最先进的“生物电路”。 这种生物逻辑门是模块化的，它们可以被安装在一起，从而为未来建立更复杂的生物处理器铺平了道路。
2011年9月，美国，用生物计算机摧毁癌细胞
这种生物计算机能够进入人类细胞。通过对5种肿瘤特异性分子进行逻辑组合分析识别出特异癌细胞，从而触发癌细胞的毁灭过程。这一成果为开发出特异的抗癌治疗奠定基础。
2011年7月，以色列，用生物计算机探测多种不同类型分子
这种生物计算机能同时自动探测多种不同类型的分子，可用于诊断疾病、控制药物释放，实现诊断治疗一体化。
2009年，美国，用大肠杆菌研制成细菌计算机
这种细菌计算机可解决复杂数学问题。且速度远快于任何以硅基础的计算机。
2007年，美国，用DNA计算机实现RNA干扰机制
这种DNA计算机可进行基本逻辑工作，能够应用于人工培养的肾细胞。科学家将源于其他物种的单siRNA分子导入细胞，该DNA计算机能使编译某种荧光蛋白 的目标基因关闭。
2006年，美国，用DNA计算机快速准确诊断禽流感病毒
这种DNA计算机能够更快、更准确地检测西尼罗河病毒 和禽流感 病毒，以及其他疾病。
2005年，以色列，用DNA计算机运行10亿种由DNA软件分子设计的程序
这种DNA计算机采用了新的溶液处理工艺等技术，能够运行10亿种用DNA软件分子设计的程序，有潜力觉察到细胞中与多种癌症有关的异常信使RNA。为癌症诊断提供信息。
2004年，中国，第一台DNA计算机在上海交大问世
这种DNA计算机是在以色列魏茨曼研究所的DNA计算机的基础上进行改进后完成，其中包括用双色荧光标记对输入与输出分子进行同时检测，用测序仪对自动运行过程进行实时监测，用磁珠表面反应法固化反应提高可控性操作技术等，可在一定程度上完成模拟电子计算机处理0，1信号的功能。
2003年，美国，世界首台可玩游戏的互动式DNA计算机问世
这种DNA计算机主要以生化酶为计算基础来运算简单游戏。
2002年2月，DNA计算机的研究则更进一步，日本奥林巴斯（Olympus） 公司宣布，该公司与东京大学联合开发出了全球第一台能够真正投入商业应用的DNA计算机。他们开发的这种DNA计算机有分子计算组件和电子计算机部件两部分组成。前者用来计算分子的DNA组合，以实现生化反应，搜索并筛选出正确的DNA结果，后者则可以对这些结果进行分析。据息，今年将正式投入商业化应用。
2001年11月，以色列科学家成功研制成世界第一台DNA计算机，它的输出、输入和软硬件全由在活性有机体中储存和处理编码信息的DNA分子组成。该计算机不过一滴水大小，比较原始，也没有任何相关应用产生，但这是未来DNA计算机的雏形。次年，研究人员又作了改进，吉尼斯世界记录称之为“最小的生物计算设备”。
2000年，以色列，世界上第一台DNA计算机问世
这是世界上第一台成型的DNA计算机，可以解决一些相对复杂的运算问题。在当时它没有什么实际用途，但它代表着DNA计算机已经迈出科幻时代，并成为现实中一种初露端倪的技术。
2000年，美国威斯康星麦迪逊大学的科学家在简化和按比例放大这种技术方面迈出了重要一步，他们采取了不同于阿德勒曼和其他先驱者所进行的试管实验的办法，把DNA固定到了一块镀金的玻璃载片（一种DNA芯片）上。其他研究人员则希望把DNA计算技术送回活的细胞中。在英国，一些科学家开展了在转基因细胞内部模拟计算机逻辑电路的研究。
1994年，美国，DNA计算机概念首次提出
科学家用一支装有特殊DNA的试管，解决了著名的“推销员问题”：有n个城市，一个推销员要从其中某一个城市出发，唯一走遍所有城市，再回到他出发的城市，求最短的路线。这个问题在当时即使用最快的半导体来推算，也需要至少两年以上的时间，但是科学家用DNA计算只花了7天时间，令人叹为观止，从而开辟了DNA计算机研究的新纪元。
1994年11月，美国计算机科学家L.阿德勒曼（Leonard M. Adleman）用一种非同寻常的方式—DNA方式，解决了一个非常著名问题—哈密尔敦直接路役问题，俗称“售货员旅游问题”。其基本内容是：假定有一个售货员必须向他经过的每一座城市推销产品，但是为了节约时间，每座城市他只能途径一次，路径不能重复，而且路径最短，而这个问题就是让你为这个推销员设计这样一条路径。
随着城市数目的增加，问题会变的越来越困难。随着难度的增加，要搜索到正确的路径就需要更加强大的计算能力，最终会复杂到需要运用目前最先进的超级计算机。当城市数目达到上百个时，即使最快的超级计算机也“望洋兴叹”，计算量可想而知。但是，利用DNA计算，问题迎刃而解。
阿德勒曼教授就是根据DNA分子信息表达的启发，他巧妙地利用DNA单链代表每座城市及城市之间的道路，并为顺序编码；这样，每条道路“粘性的两端”就会根据DNA组合的生物化学规则与两座正确的城市相连。然后，他在试管中把这些DNA链的副本混合起来，它们以各种可能组合连接在一起，经过一定时间的一系列的生化反应，便能找出解决问题的唯一答案，即只经过每座城市一次的顺序最短的DNA分子链。
科学家认为，由于硅工业领域材料尺寸限制，传统的电子技术在2020年后的某个时候将达到物理极限，因此，寻求新的替代技术具有非同寻常的意义。尽管阿德勒曼的实验仅仅解决了7座城市的问题，然而这个问题的解决，突破了晶体硅材料的尺寸限制，使传统的计算方法以前很难解决或根本无法解决的问题将变得轻而易举，开创了在分子水平进行计算的先例，成为分子计算领域的里程碑。
阿德勒曼的成功，引起世界各国科学家极大关注，1995年，来自各国的200多位有关专家一起进一步探讨了DNA计算机的可行性，认为DNA分子间在酶的作用下，某基因代码通过生物化学的反应可以转变成为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，反应后的基因代码作为运算结果。利用这个过程完全可以制造新型的生物计算机。DNA计算技术被认为是代替传统电子技术的各种新技术中主要候选技术。
DNA计算机已经成为当前世界许多国家科研人员研究的热点之一，而且取得了突破性进展，但主要还处在理论研究和应用探索阶段。

英国科学家Sanger因发明了链终止DNA测序法而再获诺贝尔奖．通过向DNA复制体系中加入能够终止新链延伸的某

（1）DNA分子两条链之间通过氢键连接，所以实验操作的第一步是通过加热破坏从而使DNA分子的双链打开，在细胞中这是在解旋酶的作用下完成的．
（2）根据碱基互补配对原则，由于模板链的碱基序列是ATGATCCTG，所以对应合成的最长新链的碱基序列是TACTAGGAC．
（3）据图分析，要通过以上操作精确地测出DNA链上每一个碱基的位置，电泳分离结果必须能把长度只差一个碱基（或脱氧核苷酸）的DNA链区分开来．
（4）由于鸟嘌呤G与胞嘧啶C配对，所以要从电泳结果直接读出上图模板链中鸟嘌呤的位置，进行以上操作时，必须加入带标记的胞嘧啶脱氧核苷酸类似物．由于模板链上只有2个鸟嘌呤，所以扩增后将产生2种带标记的新链．
（5）由于经过3次操作可以测出DNA片段的一条链上三种碱基的位置，剩下空位就是第四种碱基的位置；再根据碱基互补配对原则，可推知DNA另一条链的碱基顺序．因此，采用链终止法测定一段DNA双链中的全部碱基顺序，最少要按图中所示模式操作3次．
故答案为：
（1）氢键?解旋酶
（2）TACTAGGAC
（3）长度只差一个碱基（或脱氧核苷酸）的DNA链
（4）①加入胞嘧啶脱氧核苷酸类似物（或ddCMP）
②2种 因为模板链上只有2个鸟嘌呤（或新链上只有2个胞嘧啶）
（5）经过3次操作可以测出DNA片段的一条链上三种碱基的位置，剩下空位就是第四种碱基的位置；再根据碱基互补配对原则，可推知DNA另一条链的碱基顺序

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