基因工程初探

基因工程初探

李谨

摘要基因工程作为20世纪生命科学领域最伟大的成就，促进了社会经济的发

展，满足了人们各方面的生活需求。本文主要对基因工程内容进行概述，并探

索基因工程在各个领域的应用分析。

关键词基因工程；科学探索

G2A2095—6363(2017)03—0013—01

随着科学技术、经济的迅速发展，基因工程技术在农业、工业、医药、能源等

领域应用越来越广，用途越来越大，地位日益提高，且作为一门新兴生物学科,

通过学习使学生对于基因工程的基本概念以及其探索应用领域等方面都有了一

个详细的了解，对于提高学生知识水平、综合素质有着至关重要的作用。

1基因工程概述

1.1基因工程概念及其特征

基因工程又可以称为DNA重组技术，是根据人们各方面的需求意愿，提取出来

一种生物的某种基因，并对其进行改造和重新组合，最后将其转移到另外一种

生物的细胞里，从而改变了生物原有的遗传性状，创造出了人们所需要的新品

种。

基因工程有2个重要特征，第一是广泛性，可以实现人们把任何生物的基因转

移到毫无关系的任意其他受体细胞中的愿望，生物的遗传特性被改变并且创造

出了新的生物性状；第二就是可复制性，一些DNA可以在受体细胞内进行复制,

使大量纯化的DNA片段准备成为可能，有利于加深对分子生物学的研究领域。

1.2基因操作基本工具

基本工具主要有3槿：第1种为基因的剪刀“限制性核酸内切酶”即“分子手

术刀”它主要是从原核生物钟分离出来，存在于微生物体内，其具有的特定性

表现在只能辨别指定的核菩酸序列并且在指定的地方进行分割DNA分子活动，

分割后的末端产生了粘性平端和平末端两种表现形式；第2种是基因的针线

“DNA连接酶”即“分子缝合针”，其种类分为粘性末端、粘性末端和平末

端。它可以把粘性末端之间的缝隙缝合起来从而形成一个重组的DNA分子；第

3种是基因的运输工具“运载体”即“分子运输车”，具备自我复制、多个限

制晦切点、有标记基因、对受体细胞尢伤害的4个条件，目的就是将基因送入

到受体细胞内，常见的种类有质粒、噬菌体等。

1.3基因工程基本操作步骤

基因工程的基本操作步骤主要有以下4步：第一，合理获得目的基因。一般是

通过采用CDNA文库法、人工合成法、基因文库法等途径办法来完成编码蛋白质

结构基因的获取，并通过PCR技术达到扩增目的基因的效果，其中PCR技术就

是指遵循DNA复制原理，在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。第二,

基因工程的核心内容即建立基因表达载体。其目的主要是为了使受体细胞中的

目的基因的存在保持稳定并艮好地遗传给后代，同时保证目的基因的功能得到

最有效最大的发挥。目的基因、标记基因、启动子以及终止子四者共同构成了

基因表达载体。第三，将目的基因植入进受体细胞内。其通常是指将目的基因

导入到受体细胞中，并保持稳定和表达的一个操作过程。一般来说导入动物细

胞和植物细胞、微生物方法各异。第四，目的基因的检测和鉴定。该步骤的主

要目的就是检查转基因生物的染色体是否合理地插入了目的基因，同时目的基

因是否已经翻译成了蛋白质，完成了转录。其检测办法一般有分子杂交技术

等。鉴定就是指对生物进行个体水平的鉴定，例如鉴定转基因抗虫植物是否表

现抗虫性状。

2基因工程的探索应用

2.1基因工程在农业方面的应用

目前，基因工程在农业领域方面的应用较为广泛，其主要就是为了提高农作物

抗病虫害的能力，改善农作物的品质，增加产量，在这些领域，基因工程已经

取得了引入注目的成绩。首先是植物抗病基因工程，其随着迅速发展的植物病

毒分子生物学也得到了全面开展应用，例如：或者中科院通过把抗病毒基因植

入到水稻的细胞里的方法，从而使得培育出来的水稻也就有一定的抗病虫害的

能力。其次基因工程技术通过采用特异性启动子与RNA酶基因构建嵌合基因的

途径，使植物维系不育性成为了可能，其成功应用于小麦、油菜和果树等。同

时为农业创造了高质高产的新品种。最后随着人们生活水平的提高以及对农产

品的口味、口感的要求也越来越高，改善植物品质的基因工程也慢慢被应用到

农产品中，其主要是通过基因转移来达到改变植物中氨基酸或者脂肪含量等品

质特性的目的。例如：将水仙花的2个基因和一种细菌的一个基因共同植入到

水稻中，从而形成水稻的一种新品种，这种新水稻富含铁锌元素，并将其转化

成维生素A的胡萝卜素，防止贫血和缺少维生素A,最后大米呈现金黄色，成

为了“金米”或者是根据国外的相关研究，为了使普通的小麦富含更多的高分

子量的面筋蛋白质，从而将其基因转移到普通小麦里，从而改善小麦基因，使

小麦更具弹性。

2.2基因工程在医学方面的应用

现今，基因工程在医学方面的应用最为活跃，其在新药物研制、疾病诊断以及

治疗方面都有着不可忽视的作用。以基因工程药物为主导的基因工程的应用产

业在全球发展迅速、前景良好开阔，目前利用基因工程生产的药物主要包括疫

苗、抗体、激素、寡核昔酸药物等，已经被用来治疗和预防各种疾病。例如基

因工程乙型肝炎疫苗。基因工程药物能改善传统化学药物供应不足、副作用较

大、缺乏安全性等问题。其次基因工程在疾病诊断应用领域也不断拓宽。基因

诊断技术是20世纪70年弋简悦威在贫血临床治疗中取得的研究成果，基因诊

断常用的方法有DNA分子杂交、检测基因的缺失等。例如一些遗传病症通常就

与基因的突变有关，在临床上，就可以通过基因诊断技术对遗传病症或者癌症

等进行检测。并且随着多聚酶链式反应技术发明，基因诊断方法也越来越简单

方便，不采用DNA分子杂交方法，直接从扩增的DNA分子做酶切分析，甚至有

些不需要做酶切分析而直接根据扩增的长度来达到疾病诊断的目的。

2.3基因工程在环保方面的应用

随着工业经济的发展，我国国内环境状况严峻，石油污染、水污染、农药污

染、气候变暖等问题已经成为了社会日益关注的焦点。例如美国通过采取DNA

重组技术将降解芳烧、葩泾、多环芳煌、脂肪烧的4种菌体基因有效链接起来,

并转移到某一种菌体中从而产生同时降解这4种有机物的超级细菌从而达到清

楚油污染的作用。基因工程技术同样可以用于降解农药，转基因作物的出现有

利于减少农药对环境的不利影响，并根据中科院研究所研制出为了降解农药并

带有自杀控制功能的一种细菌即“环境安全型基因工程菌”，其在完成降解农

药的目的任务后能够“自杀”，从而消除基因工程菌本身对环境的影响。总之,

基因工程由于其自身高技术、基本不污染环境或少污染环境的特点，对于建设

生态环境以及消除环境污染有着积极重大意义。

3结论

总之，随着基因工程领域的快速发展，其用途在很多领域都得以发挥，可以利

用转基因改良植物品质，用转基因动物生产社会所需的新型药物等，但是也应

该认识到任何一项新兴科学技术的应用，都有它好坏的两面，同样对于基因工

程，如果我们不能科学合理地利用它，则也带来不利的影响。例如：转基因食

品中的外源蛋白质进入人体后，就可能产生新的过敏物质，对人体产生毒性，

引起人体过敏反应，从而存在危害人体健康的可能。美国某种子公司也