关于基因工程的发展、现状和应用的论文!
20世纪70年代初发展起来的基因工程技术,经过30多年的进步和发展,已经成为生物技术的核心内容。许多科学家预测,生物学将成为21世纪最重要的学科,基因工程及相关产业将成为21世纪的主导产业之一。基因工程的研究和应用涉及农业、工业、医学、能源和环保等多个领域。
基因工程技术;前景;状态
第一,基因工程在植物中的应用
农业是转基因技术应用最广泛的领域之一。作物生物技术的目的是提高作物产量,改善品质,增强作物对逆境和病虫害的抵抗力。基因工程在这些领域取得了显著的成就。
由于植物病毒分子生物学的发展,植物抗病基因工程也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒外壳蛋白基因导入烟草后,在转基因植物中发病时间明显推迟或症状减轻,通过导入植物病毒外壳蛋白提高了植物的抗病毒能力,已经用多种植物病毒进行了试验。通过基因工程增强植物对细菌和真菌病害的抗性也取得了很大进展。植物对逆境的抵抗力一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家的合作,耐涝、耐盐、耐旱和耐寒的转基因作物新品种(系)也获得了成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现,极地鱼类体内有一些特殊的蛋白质,可以抑制冰晶的生长,从而避免低温的冻害,在寒冷的极地正常生活。将这种抗冻蛋白基因从鱼类基因组中分离出来,导入植物中,可以获得转基因植物。目前,这种基因已经被转移到西红柿和黄瓜中。
随着生活水平的提高,人们越来越重视味道、口感、营养成分和欣赏价值等品质性状。实践证明,利用基因工程可以有效地提高植物的品质,越来越多的基因工程植物进入了商业化生产领域。近年来,利用基因工程改良作物品质也取得了很大进展。例如,美国国际植物研究所的科学家从大豆中获得了蛋白质合成基因,并成功将其引入马铃薯,培育出蛋白质含量接近大豆的高蛋白马铃薯品种,大大提高了营养价值,受到农民和消费者的广泛欢迎。在颜色、花香、花姿的改善方面也做了很多研究。
二、基因工程在医学上的应用
目前,以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已经成为全球发展最快的产业之一,发展前景十分广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核苷酸。它们在预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传疾病、糖尿病、包括艾滋病和类风湿病在内的各种传染病中起着重要作用。在很多领域,特别是在疑难疾病中,基因工程药物发挥了传统化学药物无法达到的作用。我们最熟悉的干扰素(IFN)是利用基因工程技术开发的一种多功能细胞因子。临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化、类风湿性关节炎等。
目前,基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试,进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将于近期研制成功。它可以有目的地发现并杀死肿瘤,这将使治愈癌症成为可能。由中、美、德三国科学家及国内外六家研究机构专门研制的用于治疗乙肝、慢肝、慢肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射液,最终解决了从切割分离到吞噬肝细胞内肝炎病毒,修复并促进肝细胞再生的全过程。经过4年临床试验,面向全国肝炎患者。这一基因研究成果是国际肝病治疗领域继干扰素等药物之后的革命性医学成果。
第三,基因工程在环境保护中的应用
工业发展和其他人为因素造成的环境污染已经远远超过了自然界微生物的净化能力,成为人们非常关注的问题。基因工程技术可以提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA重组技术,将降解芳烃、萜类烃、多环芳烃和脂肪烃的四种细菌基因连接起来,转入某一种细菌中,构建出能同时降解四种有机物的“超级细菌”,用它来清除油污,几个小时就能降解浮油中三分之二的碳氢化合物,而天然菌株需要1年。有人成功表达了Bt蛋白基因,球形芽孢杆菌。它能杀死蚊子和害虫,但对人畜无害,不污染环境。目前已开发的基因工程菌有净化农药DDT的菌、降解水中染料的菌、降解环境中有机氯代苯和氯酚的工程菌、降解土壤中TNT炸药的工程菌、吸附无机有毒化合物(铅、汞、镉等)的基因工程菌和植物等。).20世纪90年代末问世的DNA重组技术,可以创新基因,赋予表达产物新的功能,创造全新的微生物。例如,可以通过PCR技术克隆降解一种污染物的不同细菌的所有基因,然后通过基因重组技术在体外进行处理和重组,最后导入合适的载体,这样就有可能产生一种或几种具有超常降解能力的超级菌株,从而大大提高降解效率。
四。前景
由于基因工程利用DNA分子重组技术,可以根据人们预先的设计创造出许多新的基因组合和具有新颖遗传性状的新产品,增强了人们改造动植物的主观能动性和预见性。而且对人类疾病的诊断和治疗起到了革命性的作用,对人口素质和环境保护做出了巨大的贡献。因此,世界各国政府和一些大公司都非常重视基因工程技术的研究、开发和应用,以抢占这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。中国的基因工程技术仍然落后于发达国家,所以我们应该加快发展,决不能错过机会。
但是,任何科学技术都是一把“双刃剑”,既给人类带来好处,也给人类带来一定的灾难。比如,基因药物不仅可以治愈遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病,还可以随意改造人的智力、体质、性格、外貌;而且,如果克隆技术不加以限制,任其自由发展,最终可能导致人类的毁灭。还有,虽然目前没有发现转基因动植物对人类有危害,但并不代表转基因动植物就很安全。毕竟这些东西还是新生事物,需要在实践中慢慢检验。转基因生物和常规育种品种一样,在原有品种的基础上,对其部分性状进行修饰或添加新性状或淘汰原有的不利性状,但常规育种是通过自然选择和近亲繁殖,适者生存,不适合者淘汰。然而,转基因生物远远超出了亲缘关系的范畴,对于可能出现的新组合和新性状是否会影响人类健康和环境,人们还缺乏知识和经验。按照目前的科学水平,还无法完全准确地预测。因此,我们应该抓住机遇,大力发展基因工程技术,同时需要严格管理,充分重视转基因生物的安全性。
参考
娄士林,杨,龙敏南,等.基因工程[M].北京科学出版社2002。
、董、石兵。植物抗虫基因的研究进展[J].林业科技,2002,27 (2): 22 26。
还有一篇文章/biology/Bess/exercise-collection/2006 54 38+0a/gene/DD . htm。