基因工程的应用范文

基因工程的应用范文第一章基因工程1.3《基因工程的应用》教课方案基因工程在现代社会中的应用与远景基因工程是新世纪的最具发展远景的工程，跟着生物科学技术的发展，基因工程的某些成就已经成功应用于我们的生活中，但是我们对基因的认识并无想象中的那么__，基因工程的发展仍需要几代人的探究。基因工程的观点是，在基因水平上，采纳与工程设计十分近似的方法，依据人类的需要进行设计，而后按设计创立出拥有某种新的性状的生物新品系，并能使之稳固地遗传给后辈。基因工程一般包含四个步骤：一是获得切合人们要求的DNA片段，即“目的基因”。被称为“分子剪刀”的“限制性转切酶”能够在DNA分子上找到特定的“切点”，而后将认准的双因与质粒或病毒DNA连结成重组DNA。在用同一种“分子剪刀”剪切的两种DNA碎片中加上“分子针线”——“DNA连结酶”，就能够把两种DNA片段从头连结起来。三是把重组DNA引入某种细胞。把“拼接”好的DNA分子运送到受体细胞中去，一定找寻一种分子小、能自由出入细胞，并且在装载了外来的DNA片段后还可以仍旧复制的运载体。理想的运载体是质粒，因为质粒能自由出入细菌细胞。四是把目的基因能表达的受体细胞精选出来。目的基因的导入过程是肉眼看不到的。所以，要知道导入能否成功，预先应找到特定的标记。比如我们用一种经过改造的抗四环素质粒PSC100作载体，将一种基因移入自己无抗性的大肠杆菌时，假如基因移入后大肠杆菌不可以被四环素杀死，就说明转入获取成功了。科学家曾预知，21世纪是基因工程的世纪。基因工程对人类来说，作用是不行估计的，意义是深远的。基因治疗跟着人类对基因研究的不停深入，发现很多疾病是因为基因构造与功能发生改变所惹起的。科学家将不单能发现出缺点的基因，并且还可以掌握怎样进行对基因诊疗、修复、治疗和预防，这是生物技术发展的前沿。这项成就将给人类的健康和生活带来不行估计的利益。所谓基因治疗是指用基因工程的技术方法，将正常的基因转如病患者的细胞中，以代病变基因，进而表达所缺少的产物，或许经过封闭或降低异样表达的基因等门路，达到治疗某些遗传病的目的。目前，已发现的遗传病有6500多种，此中由单基因缺点惹起的就有约3000多种。所以，遗传病是基因治疗的主要对象。基因治疗的最新进展是马上用基因枪技术于基因治疗。其方法是将特定的DNA用改进的基因枪技术导入小鼠的肌肉、肝脏、脾、肠道和皮肤获取成功的表达。这一成功预示着人们将来可能利用基因枪传递药物到人体内的特定部位，以代替传统的接种疫苗，并用基因枪技术来治疗遗传病。目前，科学家们正在研究的是胎儿基因疗法。假如此刻的实验疗效获取进一步确证的话，就有可能将胎儿基因疗法扩大到其余遗传病，以防备出生患遗传病症的重生儿，进而从根本上提升后辈的健康水平。加速农作物新品种的培养科学家们在利用基因工程技术改进农作物方面已获得重要进展，一场新的绿色革命近在眼前。这场新的绿色革命的一个明显特色就是生物技术、农业、食品和医药行业将交融到一同。基因技术的打破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改进农作物。比如，基因技术能够使农作物自己开释出杀虫剂，能够使农作物栽种在旱地或盐碱地上，或许生产出营养更丰富的食品。科学家们还在开发能够生产出能够防病的疫苗和食品的农作物。基因技术也使开发农作物新品种的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培养出一个新的植物件种，基因工程技术使研究人员能够将任何一种基因注入到一栽种物中，进而培养出一种崭新的农作物件种，时间则缩短一半。基因工程自20世纪70年月盛行以后，经过二十多年的发展历程，获得了惊人的成绩，特别是近十年来，基因工程的发展更是日新月异。基因转移、基因扩增等技术的应用不单使生命科学的研究发生了亘古未有的变化，并且在实质应用领域——医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面也展现出美好的应用远景。基因工程与医药卫生目前，基因工程在医药卫生领域的应用特别宽泛，主要包含以下方面：基因工程药品的生产：很多药品的生产是从生物组织中提取的。受资料限制产量有限，其价钱常常十分昂贵。微生物生长快速，简单控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不只好解决产量问题，还可以大大降低生产成本。⑴基因工程胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的殊效药，长久以来只好依赖从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只好提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价钱之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不只解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价钱降低了30%-50%!⑵基因工程扰乱素扰乱素治疗病毒感染几乎是“全能妙药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“宝贵”程度自不用多说。基因工程人扰乱素α-2b（安达芬）是我国第一个全国产化基因工程人扰乱素-2b，拥有抗病毒，克制肿瘤细胞增生，调理人体免疫功能的作用，宽泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是目前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。⑶其余基因工程药物人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等经过基因工程实现工业化生产，均为排除人类的病苦，提升人类的健康水平发挥了重要的作用。基因工程药品是制药工业上的重要打破。目前用基因诊疗方法已经能够检测出肠道病毒、纯真疱疹病毒等很多种病毒。基因工程与农牧业、食品工业基因工程在农牧业生产上的应用主假如培养高产、优良或拥有特别用途的动植物新品种。基因工程在农业方面的应用主要表此刻两个方面。第一，是经过基因工程技术获取高产、稳产和拥有优秀质量的农作物。比如，用基因工程的方法能够改良粮食作物的蛋白质含量。其次，是用基因工程的方法培养出拥有各样抗逆性的作物新品种。自然界中细菌的种类是特别多的，在细菌身上几乎能够找到植物所需要的各样抗性，如抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等。假如将这些抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特征。基因工程在畜牧养殖业上的应用也拥有广阔的远景，科学家将某些特定基因与病毒DNA构成重组DNA，而后经过感染或显微注射技术①将重组DNA转移到动物受精卵中。由这种受精卵发育成的动物能够获取人们所需要的各样优秀质量，如拥有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等。在工业上，因为用微生物进行发酵生产要比在大田中进行农牧业生产拥有很多优胜性，因此它已成为农牧业发展的一个远景方向。而要实现这一目标，基因工程将是最有效的手段。比如，有人假想并正在试验将抗生素生产菌放线菌或霉菌的相关遗传基因转移至发酵时间更短、更易于培养的细菌细胞中；将动物或人产胰岛素的遗传基因转移至酵母或细菌的细胞中；将家蚕产丝蛋白的基因引入细菌细胞中；把人或动物产抗体、扰乱素、激素或白细胞介素interleukin）等的基因转移至细菌细胞中；把不一样病毒的表面抗原基因转移到细菌细胞中以生产各样疫苗；用基因工程手段提升各样氨基酸发酵菌的产量；建立分解纤维素或木质素以生产重要代谢产物的工程菌；基因工程还可以够为人类开拓新的食品。基因工程与环境保护基因工程的方法能够用于环境监测基因工程还可以够用于被污染环境的净化。造成环境污染的农药，并试图经过基因工程的方法回收和利用工业废物。凡此各种，都是一些可望获得成功和发展远景十分光明的研究课题。比如，目前用100000克胰脏只好提取3～4g胰岛素，而用“工程菌”进行发酵生产，则只需用几升发酵液便可获得相同数目的产品。1978年，美国有两个实验室合作，使E．coli产生大白鼠胰岛素的研究已获成功。接着，又报导了经过基因工程使E．coli合成人胰岛素实验成功的信息。他们在实验室中曾将人胰岛素A、B两链的人工合成基因分别组合到E．coli的不一样质粒上，而后再转移至菌体内。这种重组质粒可在E．coli细胞内进行正常的复制和表达，进而使带有A、B链基因的“工程菌”菌株分别产生人胰岛素的A、B链，而后再用人为的方法，在体外经过二硫键使这两条链连结成有活性的人胰岛素。此外，在1977年，外国已利用基因工程技术，使E．coli生产出一种名为生长激素开释因子“SRIH”的动物激素（一种十四肽，能克制其余激素的开释和治疗糖尿病等），它本来要从羊的脑下垂体中提取，宰万头羊也只好提取5mg的产品，而此刻只需用10L发酵液便可获取相同的产量。最近几年来，应用遗传工程获取这种产品的例子正日新月异，特别是多肽类物质，如脑啡肽（大脑中的镇痛物质）、卵清蛋白（即“OV”，389肽）、扰乱素（用于治疗病毒性感染）、胸腺素α-1（有免疫救助因子的作用，可治疗癌症）、乙型肝炎疫苗和口蹄疫病毒疫苗等。我国学者也急起直追，在脑啡肽、α-扰乱素、γ-扰乱素、人生长激素、乙型肝炎疫苗、含乙肝表面抗原基因的牛痘病毒株以及青霉素酰化酶等的基因工程研究中，获得了一系列令人激励的成就。（2）基因工程在农业上的应用基因工程在农业上应用的领域也十分广阔。有人预计，到本世纪末，每年上市的植物基因工程产品的价值，相当于医药产品的十倍。几个主要的应用领域包含：①将固氮菌的固氮基因转移到生长在重要作物的根际微生物或致瘤微生物中去，或是干脆将它引入到这种作物的细胞中，以获取能独立固氮的新式作物件种。依据估量，利用前一方法，其研究经费仅及经过惯例方法发展氮肥工业以达到同样成效的二百分之一至二千分之一；尔后一门路则更省事，其成本还不到上述的二千分之一；②将木质素分解酶的基因或纤维素分解酶的基因重组到酵母菌内，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上贮量极大并可永续利用的低价原料来直接生产酒精，并可望为人类开拓一个取之不尽的新能源和化工原料；③改进和培养农作物和牲畜、家禽新品种，包含提升光合作用效率以及各样抗性基因工程（植物的抗盐、抗旱、抗病基因以及鱼的抗冻蛋白基因）等。基因工程的远景从70年月起逐渐成立起来的基因工程技术，使基因或一些拥有特别功能的DNA片段的分别变得十分简单。这些基因或特别DNA片段的一级构造（即它们的核苷酸序列）的测定也是十分简单的，由基因的核苷酸序列去推断蛋白质的氨基酸残基的序列也变得轻易而举。利用计算机技术能够很简单的对推断出来的蛋白质进行高级构造的剖析，能够对不一样生物种类的基因序列进行同源性剖析。全部这些方法或技术的宽泛使用，不单大大地推进了分子生物学的迅猛发展，并且也大大推进了生命科学各个分支领域的快速发展。所以，基因工程技术的第一个重要应用领域就是大大的推进了科学理论研究的发展。基因工程技术几乎波及到人类