基因工程学术论文
基因工程学术论文第一部分
基因工程是20世纪70年代在分子生物学和分子遗传学综合发展的基础上诞生的一门全新的生物技术科学。基因工程是一种复杂的生物技术。一个生物体的基因可以转移到另一个细胞中，甚至细菌、动物和植物的基因也可以交换。当一个基因进入另一个细胞时，它会改变这个细胞的某些功能。这个项目创造了一种自然界不存在的重组基因。它不仅给制药行业带来了新的希望，提高了农业中的作物产量，还为环境污染和能源危机提供了解决方案，甚至可以用于刑事案件的调查。基因工程的现状和前景如何，有什么优缺点？
关键词:基因工程；发展状况；发展前景；基因工程的利与弊
首先，基因工程
(一)基因工程的概念和发展
1.概念
基因工程又称基因剪接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为基础，利用分子生物学和微生物学的现代方法，按照预先设计的蓝图，在体外构建杂交的DNA分子，然后引入活细胞，改变生物原有的遗传特征，获得新品种，产生新产品。
2.发展
生物学家在20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面进一步认识了人类和其他生物遗传的物质载体，是人类生物学研究的重大突破。20世纪60年代以后，科学家们开始破译生物遗传基因的遗传密码，简而言之，就是弄清控制生物遗传特征的每个基因的核苷酸序列。在了解部分单个基因核苷酸序列的基础上，有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物的所有基因图谱进行测序和解读。
(二)基因工程的发展现状和前景
1.发展状况
(1)基因工程应用于农业。利用基因工程方法将特定基因转入作物中构建转基因植物，具有抗病虫害、抗逆、保鲜、高产、优质等优点。
下面介绍几个有代表性的方法。
①提高农作物产品的营养价值，如提高种子和块茎的蛋白质含量，改变植物蛋白质中必需氨基酸的比例。
②提高作物的抗逆性，如抗虫、抗旱、抗涝、抗除草剂等。
③生物固氮的基因工程。如果谷类等非豆科植物能转化成根瘤菌，或具有固氮能力，将替代无数氮肥植物。④提高植物次生代谢产物的产量。植物次生代谢产物构成了世界药物原料的25%，如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等等。
⑤利用转基因动物技术，培育畜牧业新品种。
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，前景广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核苷酸。它在预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传性疾病、糖尿病、包括艾滋病和类风湿病在内的各种传染性疾病中发挥着重要作用。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。并且基因工程研制的艾滋病疫苗已经完成中试，进入临床验证阶段；专门用来治疗肿瘤的？肿瘤基因导弹？它也将在不久的将来得到发展，它可以有目的地发现和杀死肿瘤，并将使治愈癌症成为可能。
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。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4个菌株的基因连接起来，转入某一菌株，构建出能同时降解4种有机物的菌株。超级细菌？用它清除油污，几个小时就能完全降解浮油中2/3的碳氢化合物，而天然菌株需要1年。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。
(一)发展前景
应用基因工程重组DNA技术培育改良性状的粮食作物已初见成效。重组DNA技术的一个显著特点是，它可以使一个生物体获得与其固有性状完全无关的新功能，从而引起生物技术的革命性变化，使人们能够在大量扩增的细胞中生产出哺乳动物，这无疑具有重大意义。将控制这些药物合成的靶基因克隆并转入大肠杆菌或其他生物体内进行有效表达，就可以方便地提取大量有用的药物。目前，在这一领域已经取得了许多成功的案例，其中最突出的是重组胰岛素的生产。重组DNA技术也有力地推动了医学科研的发展。它影响到许多科学，如疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新疫苗的开发以及癌症和艾滋病的研究，并取得了相当大的成就。
(二)基因工程的利弊
1.基因工程的好处
遗传病是由父亲或母亲的错误基因引起的。基因筛选法可以快速诊断基因编码的错误；基因治疗的规则就是利用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛查可以诊断胎儿是否有遗传病。这种筛选方法甚至可以诊断体外受精的胚胎，最早两天大，仍处于八个细胞阶段。方法是取出其中一个细胞，提取DNA，检测其基因是否正常，然后决定是否将这个胚胎植入母亲的子宫进行发育。胎儿性别也可以测量。基因筛查不会改变人的基因构成，但基因治疗会。目前全世界都在关注可持续农业的发展，希望农业不仅有经济效益，而且生生不息，不破坏生态环境。基因工程可以帮助解决这类问题。基因工程可以改善农作物的营养成分或增强抗病虫害的特性。可提高畜禽生长速度、牛羊产奶量、改善肉质和脂肪含量等。
2.基因工程的缺点
大范围的基因筛查会引发一系列社会问题。虽然基因筛查可以帮助医生更早更有效地治疗患者，但可能会阻碍他们未来的生活和就业。基因工程会产生什么？杀虫剂？一些农作物也可能对环境有害。它们可能会杀死意想不到的益虫，影响昆虫的生态平衡。转基因食品不同于同样生物来源的传统食品。遗传性状的变化可能会影响细胞中蛋白质的组成，从而导致成分浓度的变化或新代谢物的形成。因此，可能会产生有毒物质或引起过敏症状。有些人甚至怀疑基因会在人体内转移，造成难以想象的后果。转基因食品的潜在危害包括:食品中产生新的毒素和过敏原；非天然食品引起的其他有害健康的影响；用于农作物的化学物质增加了水和食物的污染；将产生抗除草剂的杂草；疾病的传播跨越了物种障碍；作物生物多样性的丧失；生态平衡失调。
四。结束语
随着社会科技的进步，基因工程的发展将成为必然。虽然会给我们带来一些伤害，但还是给我们带来很多好处。它不仅为我们提供了新的能源，而且促进了各国的经济发展。所以在发展基因工程的同时，要尽量避免一些危害，尽可能让有益的方面得到应用。
参考资料:
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2001年，EPO全球销售额达到21.1亿美元，2002年为26.8亿美元，2003年为50亿美元。是目前最成功的基因工程药物，是生物工程药物最大的单一品种。使用过EPO的患者大多感觉良好，在治疗过程中没有明显的副作用或功能障碍。重组CHO细胞可以放大到生产规模，以满足对EPO的需求。
2胰岛素
自从1921年万津等人成功提取胰岛素并应用于临床以来，它挽救了无数糖尿病患者的生命。仅在2000年，胰岛素就延长了全球约565，438+000万I型糖尿病患者的寿命。20世纪80年代初，人胰岛素再次成为商业现实。20世纪80年代后期，通过基因重组技术成功合成人胰岛素，并以大肠杆菌和酵母为宿主细胞进行胰岛素表达[7]。
国内外能工业化生产人胰岛素的只有美国礼来公司、丹麦诺和诺德公司、法国安万特公司和中国北京李赣生物技术有限公司，胰岛素类似物也只有上述四个国家生产，而且每家公司只能生产一种强效或速效模拟巾，主要是生物合成人胰岛素的工业化极难实现，没有成熟的高密度发酵技术、纯化技术和工业化生产经验是无法实现的[8]。
3疫苗
在人类历史上，曾经发生过多种造成巨大生命财产损失的流行病，疫苗在预防和消灭这些流行病的过程中起到了非常关键的作用。因此，疫苗被评为人类历史上最重要的发现之一。
疫苗可分为两类:传统疫苗(附加疫苗)和新疫苗(新一代疫苗)或高科技疫苗(高科技疫苗)。传统疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗，新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也从单纯的预防传染病发展到预防或治疗疾病(包括传染病)，预防和治疗并重[2]。
随着科技的发展，针对艾滋病、癌症、肝炎等严重威胁人类生命的疾病的疫苗研发取得了长足的进步，这也孕育着巨大的商机[9]。2007年，全球疫苗销售额达到6543.8+063亿美元。根据美林证券发布的研究报告，全球疫苗市场正以超过654.38+03%的持续增长率增长。中国是疫苗的新兴市场，国内疫苗市场发展潜力巨大，年增长率超过15%。
在基于细胞培养的疫苗和抗体药物生产中，Vero细胞、BHK21细胞、CHO细胞和Marc145细胞是最常用的细胞，这些细胞的反应器大规模培养技术支撑了行业的技术水平。目前，建立细胞培养和蛋白表达的技术平台，进一步完善生物反应器背景下疫苗生产的配套技术，是国际疫苗产业研究的重点。
4抗体
从功能上看，抗体可分为治疗性抗体和诊断性抗体；根据结构特征，抗体可分为单克隆抗体和多克隆抗体。抗体能有效治疗各种疾病，如自身免疫性疾病、心血管疾病、传染病、癌症、炎症[10，11]。抗体药物的一大特点是毒性低，甚至可以忽略不计。另一个优点是抗体本身可以用作治疗武器和药物输送工具。除了人源化抗体，与小分子药物、毒素或放射性有效载荷相关的偶联抗体在理论上也显示出巨大的潜力，尤其是在癌症治疗方面[12]。
治疗性抗体是世界上销量最高的一种生物技术药物。2008年，治疗性抗体的销售额超过300亿美元，占整个生物制药市场的40%。美国批准的99种生物技术药物中，抗体药物占30种；在临床研究的633个生物技术药物中，192个是抗体药物，治疗性抗体在抗癌和自身免疫性疾病的研究中占了半壁江山[2]。截至2007年，美国FDA批准上市的抗体药物见表2 [13]。
参考
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