基因工程論文基因工程原理及進(jìn)展

1、精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 基因工程論文：基因工程原理及進(jìn)展摘要 基因工程技術(shù)是一項(xiàng)正在蓬勃發(fā)展的技術(shù)，它將給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)深刻的變革， 我們有必要了解基因工程的概念、原理、技術(shù)程序，以及基因工程在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等方 面的應(yīng)用和進(jìn)展情況。關(guān)鍵詞 基因工程 原理 技術(shù)程序 應(yīng)用進(jìn)展人類(lèi)之所以不同于其他動(dòng)物， 是因?yàn)槿祟?lèi)可以改造自然， 使人類(lèi)與大自然和諧相處。 生 物工程是運(yùn)用現(xiàn)代生物科學(xué)的理論和方法，按照人類(lèi)的需要改造和設(shè)計(jì)生物的結(jié)構(gòu)和功能， 以便更經(jīng)濟(jì)、更有效、更大規(guī)模地生產(chǎn)人類(lèi)所需要的物質(zhì)和產(chǎn)品的技術(shù)，它包括基因工程、 細(xì)胞工程、 蛋白質(zhì)工程、 酶和發(fā)酵工程。 其中基因工程是在遺

2、傳物質(zhì)的分子水平上改造和設(shè) 計(jì)生物的結(jié)構(gòu)和功能的技術(shù)， 是一項(xiàng)正在蓬勃發(fā)展的技術(shù)， 它將給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)深刻的 變革。首先， 讓我們來(lái)了解一下基因工程的基本原理及技術(shù)程序?；蚬こ痰幕驹硎窃隗w外將不同來(lái)源的 DNA 進(jìn)行剪切和重組，形成鑲嵌 DNA 分子，然后將之導(dǎo)入宿主細(xì)胞，使 其擴(kuò)增表達(dá)， 從而使宿主細(xì)胞獲得新的遺傳特性， 形成新的基因產(chǎn)物。 它有 3 個(gè)基本的步驟： 從合適材料分離或制備目的基因或 DNA 片段。目的基因或 DNA 片段與載體連接作成 重組 DNA 分子。重組 DNA 分子引入宿主細(xì)胞，在其中擴(kuò)增和表達(dá)。不同種類(lèi)生物的生 物學(xué)特性不同，其基因工程在操作上和具體技術(shù)上

3、必然有所差異，但技術(shù)核心都是DNA 的重組，即利用一系列的 DNA 限制性?xún)?nèi)切酶、連接酶等分子手術(shù)工具，在某種生物DNA 鏈上切下某個(gè)目標(biāo)基因或特殊的 DNA 片段，然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將其接合到受體生物 DNA 鏈上。一個(gè)完整的用于生產(chǎn)生產(chǎn)目的的基因工程技術(shù)程序包括的基本內(nèi)容有： 外源目標(biāo)基 因的分離、 克隆以及目標(biāo)基因的結(jié)構(gòu)與功能研究。 適合轉(zhuǎn)移、 表達(dá)載體的構(gòu)建或目標(biāo)基因 的表達(dá)調(diào)控結(jié)構(gòu)重組。 外源基因的導(dǎo)入。 外源基因在宿主基因組上的整合、 表達(dá)及檢測(cè) 與轉(zhuǎn)基因生物的篩選。 外源基因表達(dá)產(chǎn)物的生理功能的檢定。 轉(zhuǎn)基因新品系的選育和建 立以及轉(zhuǎn)基因新品系的效益分析。生態(tài)與進(jìn)化安全保障機(jī)制的

4、建立。消費(fèi)安全評(píng)價(jià)。一、外源目標(biāo)基因的分離、克隆及功能結(jié)構(gòu)分析獲得合乎人類(lèi)某種需要的目標(biāo)基因是開(kāi)展一項(xiàng)基因工程的前提和全部工作的核心， 基因 工程的第一步就是獲得目標(biāo)基因。目前人們已經(jīng)能夠通過(guò)多種途徑和方法來(lái)獲取目標(biāo)基因， 比如從構(gòu)建的基因文庫(kù)中調(diào)取和篩選目標(biāo)基因， 通過(guò)化學(xué)方法合成已知核苷酸序列的目標(biāo)基 因，以及通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄酶用 mRNA 為模板合成目標(biāo)基因等。二、構(gòu)建能在受體生物細(xì)胞中表達(dá)的重組目標(biāo)基因要使一個(gè)外源目標(biāo)基因能整合到受體細(xì)胞的基因組中并能在整合后在受體基因組的調(diào) 控下有效地轉(zhuǎn)錄和翻譯， 就必須事先對(duì)目標(biāo)基因的功能結(jié)構(gòu)用 DNA 重組技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男?飾，也就是將目標(biāo)基因與一種特

5、別的 DNA 分子重組， 這種特別的 DNA 分子稱(chēng)為基因載體， 目前所用的載體主要有以下幾類(lèi)：質(zhì)粒、 噬菌體、柯斯質(zhì)粒、病毒載體、 YAC 載體等， 各類(lèi)載體具有獨(dú)特的生物學(xué)特性，可用于不同的目標(biāo)基因。三、外源重組目標(biāo)基因的導(dǎo)入精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 將重組的外源目標(biāo)基因轉(zhuǎn)入到宿主細(xì)胞中的過(guò)程稱(chēng)為基因?qū)牖蚧蜣D(zhuǎn)移。 接受外源基 因的細(xì)胞稱(chēng)為受體細(xì)胞。 由于受體生物學(xué)特征的不同以及基因工程目的不同， 外源基因?qū)?的方法也不同， 有的是用載體導(dǎo)入， 有的是直接用物理的方法導(dǎo)入。目前使用的有轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn) 染、電穿孔導(dǎo)入法、基因槍射入法、顯微注射法、脂

6、質(zhì)體介導(dǎo)法等，向細(xì)菌等微生物中導(dǎo)入 外源目標(biāo)基因常用質(zhì)粒轉(zhuǎn)化和噬菌體轉(zhuǎn)染方法； 向植物細(xì)胞中導(dǎo)入外源基因常用基因槍注入 法和 Ti 質(zhì)粒導(dǎo)入法；能由原生質(zhì)體再生出植株的植物細(xì)胞還可以用電穿孔導(dǎo)入法及脂質(zhì)體 融合法； 動(dòng)物的受精卵一般通過(guò)人工顯微鏡注射法導(dǎo)入外源基因； 動(dòng)物的體細(xì)胞可用電穿孔 法和病毒轉(zhuǎn)染法導(dǎo)入外源基因，但對(duì)用于生產(chǎn)目的的基因工程常常避免用病毒轉(zhuǎn)染法。四、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞或個(gè)體的鑒別和篩選在對(duì)宿主的細(xì)胞進(jìn)行了外源目標(biāo)基因?qū)胩幚硪院螅?有些細(xì)胞可能并沒(méi)有外源基因的進(jìn) 入，另有一些細(xì)胞可能在外源基因進(jìn)入后因各種原因而不能使外源基因表達(dá)， 因此必須對(duì)被 進(jìn)行了基因轉(zhuǎn)移處理的細(xì)胞或個(gè)體進(jìn)行鑒

7、別， 以篩選出導(dǎo)入外源目標(biāo)基因的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞或個(gè) 體。鑒別和篩選轉(zhuǎn)基因生物一般在兩個(gè)層面上進(jìn)行： 一是檢測(cè)目標(biāo)基因是否表達(dá)， 二是檢測(cè) 目標(biāo)基因是否整合到了宿主的染色體上和能否穩(wěn)定傳代。 表達(dá)檢測(cè)的方法主要有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的 印跡雜交法、免疫印跡檢測(cè)法、免疫組織化學(xué)檢測(cè)法等。整合檢測(cè)可通過(guò) DNA 分子雜交來(lái) 確定。五、轉(zhuǎn)基因品系的效益分析。一個(gè)生產(chǎn)性能優(yōu)越的轉(zhuǎn)基因品系， 首要的條件是目標(biāo)基因的表達(dá)產(chǎn)物必須有正常的生理 功能，另一個(gè)必要標(biāo)志是其目標(biāo)基因必須有適度的高效表達(dá)特性和可持續(xù)生產(chǎn)能力。六、生態(tài)與進(jìn)化安全保障由于轉(zhuǎn)基因生物與其他生物一樣具有可遺傳、易擴(kuò)散及自主的特性，而且人類(lèi)對(duì)生命、 生態(tài)系統(tǒng)、

8、 生物的演化實(shí)際上還知之甚少， 對(duì)不同物種間基因的人工組合， 外源基因?qū)κ荏w 生物進(jìn)化的可能影響， 轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響等都無(wú)法進(jìn)行評(píng)估， 因此如果人們 不事先采取控制措施， 轉(zhuǎn)基因生物一旦進(jìn)入到自然環(huán)境中就可能打破生態(tài)平衡， 破壞生態(tài)環(huán) 境和自然種質(zhì)資源。 對(duì)轉(zhuǎn)基因生物的控制措施有物理的方法和生物的方法： 物理的方法就是 通過(guò)各種嚴(yán)格的管理措施和物理屏障盡量使轉(zhuǎn)基因生物不能從實(shí)驗(yàn)室逃逸進(jìn)入到自然環(huán)境 里去；生物的方法一般就是造成轉(zhuǎn)基因生物與非轉(zhuǎn)基因生物之間的生殖隔離， 如利用三倍體 不育的特性將用于生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或植物變成三倍體等。七、消費(fèi)安全評(píng)價(jià)（一）消費(fèi)安全評(píng)價(jià)一般要考慮以下

9、一些主要的方面：導(dǎo)入外源目標(biāo)基因本身編碼的產(chǎn)物是否安全。 外源目標(biāo)基因是否穩(wěn)定。使用的載體是否安全。使用的報(bào)道基因 （就 是能產(chǎn)生很容易觀察的性狀的基因） 是否會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)。 外源基因?qū)牒笫欠駮?huì)誘導(dǎo)受 體生物產(chǎn)生新的有害遺傳性狀或不利于健康的成分。 為了保護(hù)人類(lèi)的健康， 許多國(guó)家都已通 過(guò)立法或其他形式對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品進(jìn)行消費(fèi)安全評(píng)價(jià)和嚴(yán)格的管理， 對(duì)進(jìn)口轉(zhuǎn)基因食品嚴(yán)格限 制。（二）讓我們來(lái)了解一下基因工程在農(nóng)業(yè)、 工業(yè)及環(huán)境保護(hù)、 醫(yī)藥、食品等方面的應(yīng)用。精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 隨著生命科學(xué)和基因工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善， 越來(lái)越多以基因工程

10、改良的植物、 動(dòng)物 和微生物品種已經(jīng)或?qū)⒁獞?yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方式必將發(fā)生重大的改變， 農(nóng)產(chǎn)品的 產(chǎn)量和質(zhì)量將大幅度提高； 許多高耗能、 高污染的化工產(chǎn)業(yè)將可能被低耗能、 低污染的基因 工程產(chǎn)業(yè)所取代； 經(jīng)過(guò)人工改良的動(dòng)物、 植物和微生物將不但能高效而清潔地生產(chǎn)出醫(yī)藥化 工所能生產(chǎn)的藥品和試劑， 還能生產(chǎn)出醫(yī)藥化工所不能生產(chǎn)的效力強(qiáng)大、 作用專(zhuān)一的特殊藥 品；人體器官培養(yǎng)將成為產(chǎn)業(yè)，器官移植將成為臨床常規(guī)等。1基因工程在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。糧食短缺曾是長(zhǎng)期威脅我國(guó)人民和世界人民生活的一 個(gè)最大問(wèn)題， 也仍然是一個(gè)沒(méi)有從根本上解決的問(wèn)題。 我國(guó)的雜交水稻技術(shù)使水稻的產(chǎn)量有 了大幅度的提高，

11、為解決我國(guó)和世界糧食問(wèn)題做出了巨大的貢獻(xiàn)。 最近我國(guó)雜交水稻研究中 心的科學(xué)家與美國(guó)科學(xué)家的聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)高光合效率的基因， 專(zhuān)家們的分析認(rèn)為， 如 果將此高光合效率基因轉(zhuǎn)移到雜交水稻中， 則雜交水稻的產(chǎn)量有可能在原有的基礎(chǔ)上再提高 20%。蟲(chóng)害是降低農(nóng)作物產(chǎn)量的主要原因之一，全世界每年都因蟲(chóng)害要損失數(shù)千億美元?；?學(xué)殺蟲(chóng)劑的長(zhǎng)期和大量使用已經(jīng)產(chǎn)生出許多嚴(yán)重的問(wèn)題， 而用基因工程方法培育出的能抗蟲(chóng) 害，不需要施用農(nóng)藥，對(duì)人、畜食用安全的作物，則不僅能提高種植的經(jīng)濟(jì)效益，而且能有 效地保護(hù)我們的生存環(huán)境。 我國(guó)科研工作者研制的轉(zhuǎn) Bt 毒蛋白基因棉花、 轉(zhuǎn) Bt 毒蛋白基因 煙草、 水稻、楊

12、樹(shù)等植物， 都有很強(qiáng)的殺蟲(chóng)效果?；蚬こ淘谵r(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用前景是相當(dāng)廣 闊的，除了前面說(shuō)的增產(chǎn)、抗蟲(chóng)害，還可能培育出能固氮的轉(zhuǎn)基因作物，能抗旱、抗寒的轉(zhuǎn) 基因植物等。 2基因工程在工業(yè)及環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。應(yīng)用基因工程技術(shù)，使植物成為能替代微生物 發(fā)酵設(shè)備的生物反應(yīng)器， 更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出人類(lèi)所需要的各種原料已經(jīng)成為非常具有吸引力的 領(lǐng)域?，F(xiàn)在已經(jīng)培育了多種可作為生物反應(yīng)器的轉(zhuǎn)基因植物，能產(chǎn)生出可分解的塑料原料、 石油、工業(yè)用脂肪、糖類(lèi)和酶類(lèi)等。經(jīng)典工業(yè)所產(chǎn)生廢水、廢氣和廢料，以及人民生活所產(chǎn) 生的垃圾等各種污染物， 已經(jīng)構(gòu)成對(duì)人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)的嚴(yán)重威脅。 環(huán)境保護(hù)是人類(lèi)目前 面臨的與人類(lèi)前途生死

13、攸關(guān)的重大問(wèn)題。 基因重組技術(shù)為解決這些問(wèn)題提供了可能性， 通過(guò) 基因重組， 人們可以根據(jù)需要將某種微生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種微生物中， 創(chuàng)造一些對(duì)有害 物質(zhì)分解能力更強(qiáng)、 更能適應(yīng)環(huán)境要求的新菌種。 利用微生物分解各種廢棄物的同時(shí)能產(chǎn)生 出重要的工業(yè)原料是轉(zhuǎn)基因微生物應(yīng)用的一個(gè)重點(diǎn)， 植物的纖維素和木質(zhì)素是木材工業(yè)中常 見(jiàn)的廢棄物， 人們可利用轉(zhuǎn)基因微生物來(lái)分解纖維素， 生產(chǎn)工業(yè)用的原料， 如乙醇等石油化 工產(chǎn)品。 許多低耗能、 少污染的基因工程逐漸取代高耗能、 高污染的化工產(chǎn)業(yè)已成為一種趨 勢(shì)。3基因工程在醫(yī)藥方面的應(yīng)用。在醫(yī)藥方面，基因工程主要用來(lái)生產(chǎn)各種重要的人蛋 白藥物， 迄今為止，

14、人們已經(jīng)分離和克隆了 300 多種不同的人用蛋白藥物的基因， 其中有數(shù) 十種基因已經(jīng)在不同的宿主中進(jìn)行了表達(dá)和對(duì)其表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行了功能分析和檢測(cè)，有 20 多 種經(jīng)批準(zhǔn)已經(jīng)投放市場(chǎng)， 如通過(guò)轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的干擾素、 胰島素、 人和動(dòng)物用生長(zhǎng)激素 等。胰島素是最早通過(guò)轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的蛋白藥物。人們將編碼胰島素 A 鏈和 B 鏈的基 因編碼序列分別克隆到細(xì)菌質(zhì)粒載體上， 并都與半乳糖苷酶基因串聯(lián)在一起。 由細(xì)菌中分開(kāi) 合成的蛋白質(zhì)是都連接有半乳糖苷酶的胰島素 A 鏈和 B 鏈。純化和收集合成產(chǎn)物后用溴化 氰處理除去半乳糖苷酶，然后再用磺酸處理，就可以使 A 鏈和 B 鏈通過(guò)二硫鍵連接到一起 而組

15、成完整的胰島素。 人們還在嘗試用轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物如牛、 羊的乳腺作為生物反應(yīng)器， 高 效生產(chǎn)人類(lèi)所需要的蛋白藥物。 有人還將人的珠蛋白基因的調(diào)控區(qū)與人的兩個(gè) 1 珠蛋白基因 和一個(gè)珠蛋白基因重組在一起， 轉(zhuǎn)移到豬的受精卵中， 得到的轉(zhuǎn)基因豬在血液中出現(xiàn)了人的 血紅蛋白， 也許在不久的將來(lái)， 人們便可以用轉(zhuǎn)基因豬生產(chǎn)的人血紅蛋白來(lái)輔助輸血。 豬的 各種器官的大小與人類(lèi)的器官比較一致， 有人設(shè)想用基因工程的方法改造豬的某些器官的抗 原特性， 以生產(chǎn)出用于人類(lèi)醫(yī)療移植的器官， 解決器官來(lái)源的問(wèn)題。 我們期待著基因工程能精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 精品行業(yè)論文 行業(yè)論文精品盡在豆丁 給人類(lèi)帶來(lái)更

16、健康的生命、更富足的物質(zhì)、更舒適的環(huán)境。（三）我們了解一下基因工程的進(jìn)展?fàn)顩r。基因工程技術(shù)是一項(xiàng)正在蓬勃發(fā)展的技術(shù)， 而且也已經(jīng)取得了許多重要的應(yīng)用成果， 但我們也應(yīng)該看到， 基因工程技術(shù)不是一項(xiàng)已經(jīng)成 熟的技術(shù)，仍然還很粗糙和原始，在許多方面尚需完善和改進(jìn)。1基因工程在技術(shù)上存在一定的不確定性和盲目性。目前的基因工程在技術(shù)上有很多 的不確定性。 這種不確定性表現(xiàn)在兩個(gè)方面， 一是技術(shù)方面的不穩(wěn)定性， 二是由于對(duì)不同生 物的生理特性的了解不很深入， 如我們將魚(yú)類(lèi)抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)移到不抗寒的羅非魚(yú)等熱帶魚(yú) 中，雖然抗凍蛋白基因得到表達(dá)， 但并沒(méi)有使受體魚(yú)產(chǎn)生預(yù)期的抗寒效果。 目前我們所進(jìn)行 的基因

17、工程基本上只能對(duì)簡(jiǎn)單的、 單基因控制的性狀進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造， 操作對(duì)象只限于一些 比較簡(jiǎn)單的單因子基因。 但生物絕大部分的重要性狀是由多個(gè)基因共同控制的， 對(duì)這些多基 因控制的性狀， 現(xiàn)有的基因工程技術(shù)幾乎仍然是束手無(wú)策。 我們對(duì)活的生物體中基因表達(dá)調(diào) 控的機(jī)制知之甚少， 有關(guān)的知識(shí)僅限于對(duì)啟動(dòng)子和增強(qiáng)子有所了解， 對(duì)生物體整體的調(diào)節(jié)復(fù) 雜性的認(rèn)識(shí)還剛剛開(kāi)始。2在安全性方面存在著不確定性。對(duì)社會(huì)大眾來(lái)說(shuō)，最主要和最關(guān)心的是基因工程的 安全性問(wèn)題， 基因工程的安全性問(wèn)題包括兩個(gè)方面： 一是基因工程產(chǎn)品的消費(fèi)安全問(wèn)題， 二 是轉(zhuǎn)基因生物的生態(tài)安全問(wèn)題。 目前用轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的食品因其成分的某些改變是否 會(huì)對(duì)人類(lèi)的健康產(chǎn)生不良的影響， 這需要實(shí)驗(yàn)和時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。 有著某種生存優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)基因生 物如果進(jìn)入到自然生態(tài)系統(tǒng)， 就有可能排擠自然種群， 降低生態(tài)系統(tǒng)里物種的多樣性， 打破 生態(tài)平衡。所以我們?cè)诖罅Πl(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)的同時(shí)， 必須高度重視對(duì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、 植物及微生物品 種的生物控制和控制技術(shù)的研究。 在轉(zhuǎn)基