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基因工程的应用现状与前景发展
【摘要】基因工程技术是从20世纪70年代初发展起来的，是一门理论性与实践性较强的学科,经过多年来的进步与发展，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。许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。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农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。本文就基因工程的应用现状和应用前景综合阐述。
【关键词】基因工程技术；应用现状；前景发展;
【引言】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,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。
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
一、基因工程应用于植物方面
农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。农作物生物技术的目的是提高作物产量，改善品质，增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。
例如烟草花叶病毒(TMV)的外壳蛋白基因导入烟草中，在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状，通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力，已用多种植物病毒进行了试验。实践证明，基因工程还可以有效地改善植物的品质，而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域，近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展，如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因，成功地导入到马铃薯中，培育出高蛋白马铃薯品种，其蛋白质含量接近大豆，大大提高了营养价值，得到了农场主及消费者的普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。
二、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的产业之一，发展前景非常广阔。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。它们对预防人类的肿瘤、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。在很多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。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。目前，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。此项基因学研究成果在国际治肝领域中，是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。
三、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，已成为人们十分关注的问题。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。也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。它能钉死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。现已开发出的基