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1、浅析基因工程技术的应用现状动物医学专业任课教师指导教师姓名摘要: 基因工程作为一门理论性与实践性较强的学科,其方法与技术已经渗透到现代生命科学的各个分支领域,成为生命科学的一门核心技术。基因工程包含许多独特的实验方法和技术,不仅内容丰富,涉及面广,实用性也强。基因工程是通过DNA重组技术,获得具有特殊生物遗传性状和功能的遗传工具生物体,基因工程技术广泛应用于农业、医学、食品工业等。本文就基因工程的应用现状综合阐述。关键词:基因工程;应用现状0.前言基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术,它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法,按照人类所需
2、,用DNA重组技术对生物基因组的结构和组成进行人为修饰或改造,从而改变生物的结构和功能,使之有效表达出人类所需要的蛋白质或人类有益的生物性状[1]。基因工程从诞生至今,仅有30年的历史,然而,无论是在基础理论研究领域,还是在生产实际应用方面,都已取得了惊人的成绩。首先,基因工程给生命科学自身的研究带来了深刻的变化。目前科学家已完成了多种细胞器的基因组全序列测定工作。其次,基因工程具有广泛的应用价值,能为工农业生产、医药卫生、环境保护开辟新途径。1.基因工程1.1概念基因工程(又称DNA重组技术、基因重组技术),是20世纪70年代初兴起的技术科
3、学,是用人工的方法将目的基因与载体进行DNA重组,将DNA重组体送入受体细胞,使它在受体细胞内复制、转录、翻译,获得目的基因的表达产物。这种跨越天然物种屏障,把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力,是基因工程技术区别于其他技术的根本特征。1.2基因工程研究内容(1)从复杂的生物有机体基因组中,经过酶切消化或PCR扩增等步骤,分离出带有目的基因的DNA片段。(2)在体外,将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制并具有选择记号的载体分子上,形成重组DNA分子。(3)重组DNA分子转移到适当的受体细胞,并与之一起增
4、殖。(4)从大量的细胞繁殖群体中,筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞克隆。(5)从这些筛选出来受体细胞克隆,提取出已经得到扩增的目的基因,供进一步分析研究使用。(6)将目的基因克隆到表达载体上,导入寄主细胞,使之在新的遗传背景下实现功能表达,产生出人类所需要的物质。2.基因工程的广泛应用2.1在农业上的应用2.1.1抗除草剂的植物基因工程资料表明,每年杂草造成的经济损失占农作物总产值的10%-20%左右尽管除草剂的使用,对大规模机械化耕作,减少劳力开支和提高量有极为重要的作用,但一般除草剂的选择性较差,即除了杀草以外,还会将作物杀死。现在利
5、用生物技术,将能抵抗除草剂的基因转移到植物中,获得抗除草剂的植物,如美国的孟山都公司将除草剂草甘磷的靶酶(EPSPS)的cDNA克隆转入油菜[2],目前,已获得的抗除草剂作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20多种。2.1.2抗虫的植物基因工程生物防治害虫的工作已经开展多年,主要是利用苏云金杆菌中的毒蛋白(结晶蛋白)对害虫有毒害作用,使用这些杆菌来控制害虫。现在,人们可以通过克隆这些毒蛋白的基因(Bt基因)并把这些基因转移到植物细胞中,从而获得能抗虫的转基因植物。目前,Bt基因已被转入烟草、番茄、马铃薯、水稻、玉米及棉花等多种植物中。1996
6、年转Bt基因棉花在美国种植66万hm2经中国农科院棉花所引进在华北试种两年,在多点表现突出,在完全不喷杀虫剂的情况下,单产仍然高于喷撒2-3次杀虫剂的中国推广棉花[3],显示出了控制棉铃虫的极好前景。2.1.3动物转基因育种动物基因工程研究主要集中在改良家畜、家禽的经济性状和通过转基因动物进行药物或蛋白质的生产等方面,目前已取得了显著的成就,先后培育出转基因猪、羊、牛和鱼等,另一种转基因猪是带有人体基因的猪,这种转基因猪客望能解决人体移植动物器官的遗体排斥问题。随着动物基因工程技术的逐渐成熟和转人体血红蛋白的基因猪、转人体血清蛋白的基因山羊等
7、的问世,不仅能生产出大量人类所需的血红蛋白、白蛋白等药物而且为动物育种开辟了一条全新的途径。2.2在医学上的应用2.2.1基因工程药物利用基因工程技术开发新型治疗药物是当前最活跃和发展最快的领域。自1982年世界第一个基因工程药物---重组胰岛素投放市场以来,基因工程药物就成为制药行业的一支奇兵,每年平均有3-4个新药或疫苗问世,开发成功的约50个药品,诸如人胰岛素、忍尿激酶、人生长激素、干扰素、激活剂、乙肝疫苗等广泛应用于治疗癌症、肝炎、发育不良、糖尿病和一些遗传病上,在很多领域特别是疑难病症上,起到了传统化学药物难以达到的作用[4,5,6
8、]。为治愈癌症正在研制的用单克隆抗体制成的“生物导弹”,就是按照人类的设计,把“生物导弹”发射出去,精确的命中癌细胞,并炸死癌细胞,而不伤害健康的细胞,比如专门用于
