基因工程论文

基因工程论文——题目：姓名：学院：专业：班级：学号：任课教师：年月日-1-摘要：基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于20世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学。基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把某一生物的基因转殖送入另一种细胞中，甚至可把细菌、动植物的基因互换。当某一基因进入另一种细胞，就会改变这个细胞的某种功能。这项工程创造出原本自然界不存在的重组基因。它不仅为医药界带来新希望，在农业上提高产量改良作物，并且对环境污染、能源危机提供解决之道，甚至可用在犯罪案件的侦查。关键词：基因工程；发展现状、前景；原则；原理；应用；基因工程利弊一、基因工程（一）基因工程的概念及发展1.概念基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。2.发展生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。（二）基因工程的发展现状及前景1.发展现状（1）基因工程应用于农业方面。运用基因工程方法，把负责特定的基因转入农作物中去，构建转基因植物，有抗病虫害，抗逆，保鲜，高产，高质的优点。下面列举几个代表性方法。①增加农作物产品营养价值如：增加种子、块茎蛋白质含量，改变植物蛋白必需氨基酸比例等。②提高农作物抗逆性能如：抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂等性能。③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌共生，或具固氮能力，将代替无数个氮肥厂。④增加植物次生代谢产物产率。植物次生代谢产物构成全世界药物原料的25%，如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高-2-血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。⑤运用转基因动物技术，可培育畜牧业新品种。（2）基因工程应用于医药方面目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快产业之一，前景广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。对预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。我们最为熟悉的干扰素（IFN）就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。并且应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段；专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。（3）基因工程应用于环保方面工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在数小时内可将水上浮油中的2/3烃类降解完，而天然菌株需1年之久。90年代后期问世的DNA改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的载体，就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。2、发展前景基因工程应用重组DNA技术培育具有改良性状的粮食作物的工作已初见成效。重组DNA技术的一个显著特点是，它注往可以使一个生物获得与之固有性状完全无关的新功能，从而引起生物技术学发生革命性的变革，使人们可以在大量扩增的细胞中生产哺乳动物的蛋白质，其意义无疑是相当重大的。将控制这些药物合成的目的基因克隆出来，转移到大肠杆菌或其它生物体内进行有效的表达，于是就可以方便地提取到大量的有用药物。目前在这个领域中已经取得了许多成功的事例，其中最突出的要数重组胰岛素的生产。重组DNA技术还有力地促进了医学科学研究的发展。它的影响所及有疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新型疫苗的研制以及癌症和艾滋病的研究等诸多科学，并且均已取得了相当的成就。二、基因工程发展的主要原则1、人本原则人本原则要求人们在研制、发展基因工程技术的过程中，要有意识地实现人、社会、自然的整体和谐，关注人类本身的持续生存和健康发展。人类与其他生物、非生-3-物环境之间的和谐是人类社会持存的原初条件和人类文明得以延续的基本保障。社会层面中政治、经济、文化和教育环境等之间的和谐是基因工程技术发展的现实社会条件。实现人的健康发展和社会价值是基因工程技术发展的归宿。坚持以人为本，关心人的价值、尊严、平等、自由和全面发展，应该始终成为基因工程技术发展的首要目标。2、技术与伦理观念协同原则基因工程技术已经成为推动经济社会发展的重要动因，其迅猛发展必然会影响到人类社会固有的观念。伴随着包括基因工程技术在内的现代生物技术的发展和应用，人类社会无论从制度方面还是物质方面都已经发生了很大的变革。由人类社会历史实践孵化产生出来的伦理观念同样要适应新情况和新变化，以崭新的姿态解决新问题。我们在利用基因工程技术改造物质世界的同时，也要分析和改造我们自己的精神世界，从而实现两个世界的和谐统一。在现代生物技术的辉煌与其人文忧患并存的时代，基因工程技术视野与人文价值视野需要很好地对接，技术的发展与伦理观念所展现的高度应该是一致的，技术与伦理观念应该是协同发展的。3、非功利性原则这项原则要求人们对待基因工程技术的发展，要适当地超越功利心态并坚决反对任何不切合实际的急功近利。它还要求人们谨慎地对待基因工程技术，采取与传统技术不同的运作方式，在确保安全性的基础上，有选择、有限度地加以利用。例如，由于一般药物的安全性或毒性试验对基因药物不一定适用，加上种属差异性，基因工程药物对人的药理学活性在动物身上就不大可能得到完全、正确的反应。这样在进行安全性试验和临床应用时，就要求有不同于传统的毒性试验项目、方法、判断标准以及防范措施。另外，由于转基因农作物相对于生态系统来讲属于“外来物种”，必须对其从实验室走向大田试验的各个环节中间试验阶段、环境释放阶段、生产性试验阶段进行严格的实时监控，并且在其大田种植后也要继续依照新的标准采取分阶段的安全性评价。反之，对基因工程技术过分的功利心态则可能无视这项技术的特殊性、不确定性以及可能存在的风险，导致这项技术的误用和滥用。三、基因工程原理基因工程（geneticengineering）以分子遗传学为理论基础、以分子生物学和微生物学的现代方法为手段进行的研究，又称为DNA重组或分子克隆。通过体外重组，基因工程将不同来源的基因导入受体细胞，在体细胞内实现基因的复制、转录、翻译。这种技术是按照人们的意愿将某一生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割，然后与载体DNA分子连接起来，一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中[2-3]。对于受体细胞而言，与载体相连的DNA分子就属于外源物质也称为重组体。重组体导入到受体细胞之后就可以进行正常的复制和表达，从而获得新物种。一般来说，载体的选择对能否成功进入受体细胞并且复制和表达起-4-着很重要的作用，载体进入受体细胞应该以不影响受体细胞正常生长为基本原则。这种技术克服了远缘杂交的不亲和性障碍，为改造生物提供了有效的手段。四、基因工程的应用1、基因工程在工业方面的应用（1）环保工业随着化学工业的迅速发展，产生了为数众多的化合物。其中不少都是能持久存在的有毒物质，这些物质的存在对人们所处的环境造成了极大的威胁。基因工程技术则有望解决这一难题。科学家通过DNA重组技术得到分解性能较高的工程菌种和具有特殊降解功能的菌株，从而大大提高有机物的降解效率，同时也扩大了可降解的污染物种类。基因工程的方法可以用于环境监测。据报道，用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。还有一些科学家正努力通过基因重组构建新的杀虫剂，以取代生产过程中耗能多，又易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程的方法回收和利用工业废物。凡此种种，都是一些可望取得成功和发展前景十分光明的研究课题。（2）食品工业和酶制剂工业基因工程在工业方面的应用具有代表性的是在食品发酵工业中的应用。例如，在酱油制造过程中，可通过克隆米曲霉中的木聚糖酶基因，用反义RNA技术抑制该酶的表达所构建的工程菌株可以酿造出颜色浅、口味淡的酱油。在奶制品生产中，通过转基因技术将外源DNA导入乳酸菌中可以提高其在发酵过程中的稳定性，提高营养价值并缩短生产周期。2、农业方面的应用（1）种植业基因工程在农业上应用的领域也十分广阔。基因工程在农业方面的应用主要表现在两个方面。第一、通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。第二、用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。（2）养殖业现代养殖业的发展需要大量的动物优良品种，常规育种技术往往需大量的种群和漫长的时间，而转基因技术的应用具有独特的优势，转基因家畜的实验首先是从兔、猪、绵羊开始的，目前转基因牛、猪、兔和羊均已问世。含有人生长激素基因的转基因猪生长周期明显缩短，饲料利用率及瘦肉比大幅度提高。3、基因工程在医药卫生领域的应用目前，基因工程在医药卫生领域的应用非常广泛，主要包括以下两个方面：（1）基因工程药物用基因工程方法制造的“工程菌”，可以高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。例如，头孢菌素类抗生素中最重要的是中间7ACA，最近国外报导采用基因工程技术将编码α酶（酰基转移酶）的基因直接转入头孢菌素C的产生菌株中，使其发-5-酵时直接一步产生7ACA。利用转基因动物-乳腺生物反应器来生产基因药物是一种全新的生产模式，与以往的制药技术相比，具有不可比拟的优越性。应用转基因植物生产基因工程疫苗同样也有着极好的前景。与传统疫苗相比，这种疫苗生产成本显著降低、比传统免疫途径更有效、比传统的免疫途径更安全、易储存和分发，不需要冷藏设备。此外转基因植物生产的口服疫苗，不仅提供了疫苗而且提供了营养；特别是香蕉一类水果作转基因口服疫苗大为广大儿童所喜欢。（2）基因工程在医学临床上的应用基因工程在医学临床上应用主要包括基因诊断和基因治疗。它们为人类及时，有效治疗恶性肿瘤和心血管等重大疾病和防治肝炎，艾滋病大规模流行带来希望。基因诊断技术在诊断遗传性疾病方面发展得尤为迅速。目前人们已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。例如，用β-珠蛋白的DNA探针可以检测出镰刀状细胞贫血症，用苯丙氨酸羟化酶基因探针可以检测出苯丙酮尿症。此外，基因诊断技术在肿瘤诊断中的应用也取得了重要成果，例如，用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针，可以用来检测白血病。基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的基因工程的兴起，使得基因治疗成为可能。一些目前尚无有效治疗手段的疾病，如遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、老年痴呆及艾滋病等，可望通过基因治疗来达到防治的目的。五、基因工程的利与弊1.基因工程的利遗传疾病乃是由于父或母带有错误的基因。基因筛检法可以快速诊断基因密码的错误；基因治疗法则是用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛检可以诊断胎儿是否带有遗传疾病，这种筛检法甚至可以诊断试管内受精的胚胎，早至只有两天大，尚在八个细胞阶段的试管胚胎。做法是将其中之一个细胞取出，抽取DNA，侦测其基因是否正常，再决定是否把此胚胎植入母亲的子宫发育。胎儿性别同时也可测知。基因筛检并不改变人的遗传组成，但基因治疗则会。目前全世界正重视发展永续性农业，希望农业除了具有经济效益，还要生生不息，不破坏生态环境。基因工程正可帮忙解决这类问题。基因工程可以改良农粮作物的营养成分