基因工程技術(shù)論文(2)
基因工程技術(shù)論文
基因工程技術(shù)論文篇二
基因工程技術(shù)對社會發(fā)展的影響
[摘要]基因工程技術(shù)也稱為DNA重組技術(shù)，是現(xiàn)代生物工程技術(shù)的核心?；蚬こ虘?yīng)用范圍十分的廣泛，應(yīng)用于微生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。隨著基因工程的發(fā)展，對人類社會進步起到很大的作用，了解掌握基因工程對于現(xiàn)代科技時代是很必要的。本文主要介紹基因工程的研究及主要的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)，然后再介紹其對社會發(fā)展的影響。
[關(guān)鍵詞]基因工程;研究現(xiàn)狀;應(yīng)用領(lǐng)域;影響
基因工程是利用重組技術(shù)，在體外對目的基因進行構(gòu)建，再導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)，使重組細(xì)胞在細(xì)胞內(nèi)表達，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物，或者改造、創(chuàng)造新特性的產(chǎn)品?；蚬こ淌窃谏锘瘜W(xué)、分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科的研究成果基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的?；蚬こ虇柺酪詠?，發(fā)展非常的迅速，還發(fā)展了一系列的基因工程技術(shù)操作，如：DNA重組技術(shù)、PCR技術(shù)等?？茖W(xué)工作者十分的重視基礎(chǔ)研究，包括構(gòu)建一系列的克隆載體和相應(yīng)的表達系統(tǒng)，構(gòu)建不同物種的基因文庫和cDNA文庫，開發(fā)新的工具酶等，各個方面都取得了豐碩的研究成果，使基因工程技術(shù)不斷的趨向成熟。許多科學(xué)家預(yù)言，生物學(xué)將成為21世紀(jì)最重要的學(xué)科，基因工程及相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)成為21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一[1]?；蚬こ萄芯考皯?yīng)用涉及醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)工業(yè)等許多領(lǐng)域。基因工程技術(shù)的發(fā)展帶來兩個領(lǐng)域的革命性變化，分別是醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)這兩個領(lǐng)域。
一、基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用
1.基因治療
基因治療是指通過操作遺產(chǎn)物質(zhì)來干預(yù)疾病的發(fā)生、發(fā)展和進程，包括替代或糾正人自身基因結(jié)構(gòu)或功能上的錯亂，殺滅病變的細(xì)胞或增強機體清除病變細(xì)胞的能力等，從而達到致病的目的[2]。基因治療是隨著基因重組技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的，現(xiàn)今是生物醫(yī)學(xué)發(fā)展的里程碑之一。
1990年美國NIH的French Anderson 博士開始世界第一個基因治療臨床試驗，用ADA(腺苷酸脫氨酶)基因治療以為ADA基因缺陷導(dǎo)致嚴(yán)重免疫缺損的四歲女孩，并獲得了初步成功[3]，目前該女孩跟常人一樣正常生活，這成功范例促使世界各國都掀起了基因治療的熱潮。2004年1月深圳賽百諾基因技術(shù)有限公司將世界上第一個基因治療產(chǎn)品重組人p53抗癌注射液正式推向市場，這是全球基因治療產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。[4]目前利用基因?qū)盒阅[瘤，糖尿病、心腦血管病和艾滋病等疾病進行治療已取得重大進展。
RNA干擾技術(shù)在基因治療具有很大作用。RNA干擾技術(shù)是利用人工方法向宿主中引入沉默誘導(dǎo)因子，達到降解靶基因轉(zhuǎn)錄的目的[5]。目前，利用RNA干擾技術(shù)針對腫瘤治療的藥物已經(jīng)產(chǎn)生，臨床上的研究也在不斷的進行?，F(xiàn)在RNA干擾技術(shù)很成熟的應(yīng)用于研究特定基因領(lǐng)域，這項技術(shù)在醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等領(lǐng)域有著重要的作用。另外鋅指核酸酶技術(shù)也已在人類基因治療中得到應(yīng)用，鋅指核酸酶技術(shù)是一種心性的基因高效靶向修飾和調(diào)控技術(shù)。鋅指核酸酶技術(shù)在構(gòu)建各種人類疾病動物模型、 研究人類疾病發(fā)病機理和治療人類遺傳疾病方面將體現(xiàn)出極大的應(yīng)用價值[6]。
2.基因工程制藥
近些年來，基因技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展開辟廣闊的前景，以DNA重組技術(shù)為基礎(chǔ)的基因工程技術(shù)改造和替代傳統(tǒng)醫(yī)藥工業(yè)技術(shù)已成為重要的發(fā)展方向[7]。通過DNA重組生產(chǎn)以前因源材料或制造技術(shù)等問題不能生產(chǎn)的藥物，如：疫苗、抗體等。
基因工程疫苗 使用DNA重組技術(shù)克隆并表達保護性抗原基因，利用表達的病原的保護性抗原制成疫苗。包括：基因工程亞單位疫苗、基因工程載體疫苗、核酸疫苗、基因缺失活疫苗和蛋白質(zhì)工程疫苗。目前，乙型肝炎病毒、麻疹、狂犬病病毒、霍亂和大腸桿菌等疫苗研究已經(jīng)有很大的進步[7]。
基因工程抗體 DNA重組技術(shù)與抗體基因結(jié)構(gòu)功能的研究相結(jié)合，根據(jù)人們的意圖在基因水平上對抗體分子進行分割、拼接及修飾，或者人工合成導(dǎo)入受體表達產(chǎn)生新型基因工程抗體，應(yīng)用于診斷和治療性抗體?；蚬こ炭贵w改造有：鼠單克隆抗體的人源化、制備雙特異性抗體、制備完全人源性抗體、表達單鏈抗體和制備抗體融合蛋白[8]。目前構(gòu)建成功的用于抗腫瘤的有ScFv(CD3)-64、抗上皮，17-1A的ScFv、抗地高辛ScFv(Dig)-ScFv(erbB-2)，F(xiàn)ab(HSV-2)-SpA抗體融合蛋白和T細(xì)胞激活抗體OKT3相結(jié)合，構(gòu)成雙特異性復(fù)合抗體可有效降低HSV-2病毒的產(chǎn)。在轉(zhuǎn)基因煙草中表達了乙肝表面抗原，可在小鼠體內(nèi)引起免疫反應(yīng)。另外，具有抗凝血、抗血小板功能的基因工程抗體藥物在心腦血管疾病的治療中起著重要的作用[9]。
二、基因工程技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究及應(yīng)用
農(nóng)業(yè)和人們的日常生活關(guān)系非常的密切，農(nóng)業(yè)的發(fā)展促進人類社會的發(fā)展。許多科學(xué)工作者從事農(nóng)業(yè)方面的研究。
利用基因工程技術(shù)，通過對植物基因進行改造，修飾加工，增強了植物對細(xì)菌、真菌病的抗性。生物防治蟲害是一項重要的工作。在防蟲害方面，科學(xué)研究已經(jīng)有的一些成果。研究發(fā)現(xiàn)，蘇云桿菌中的毒蛋白(結(jié)晶蛋白)對害蟲有毒害作用，可以利用這些桿菌來控制害蟲。可以通過克隆這些蛋白的基因，將這些基因?qū)胫参锛?xì)胞中，是基因在植物中表達，從而獲得抗蟲的轉(zhuǎn)基因植物。目前，蘇云孢桿菌基因已被轉(zhuǎn)入煙草、番茄、馬鈴薯、玉米和棉花等多種植物。通過科學(xué)家的研究，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)成功的生產(chǎn)抗凍、抗旱、抗除草劑等植物。
隨著人類社會的進步，科技的發(fā)展，人類向大自然排放了越來越多的有害和難降解物質(zhì)。這些物質(zhì)嚴(yán)重破壞了環(huán)境和危害人的健康。利用基因工程技術(shù)提高微生物凈化環(huán)境是現(xiàn)代生物技術(shù)用于環(huán)境治理的一項關(guān)鍵技術(shù)?；蚬こ探o農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來的巨大的經(jīng)濟效益。轉(zhuǎn)基因技術(shù)提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、增強抗逆性、抗病性的能力。
農(nóng)田長期的使用過量的農(nóng)藥，已經(jīng)嚴(yán)重的破壞了生態(tài)環(huán)境的平衡，破壞了土壤水質(zhì)，農(nóng)藥殘留有毒物質(zhì)于植物中，給人類帶來潛在的危害。消除農(nóng)藥化肥的危害，保護環(huán)境是當(dāng)今重要及迫切解決的問題。 微生物在物質(zhì)循環(huán)中起著很重要的作用?？茖W(xué)家利用基因工程技術(shù)對微生物進行改造，構(gòu)建高效的基因工程菌可以顯著提高農(nóng)藥降解效率。目前，已經(jīng)開發(fā)出凈化農(nóng)藥(如DDT)、降解水中染料以及環(huán)境中有機現(xiàn)已開發(fā)出有機氯苯類和氯酚類、 多氯聯(lián)苯的基因工程菌。Home等人通過研究大腸桿菌重組的DH10B表達產(chǎn)物O pd A和OPH(有機磷水解酶 )對幾種農(nóng)藥的酶解動力學(xué)比較，發(fā)現(xiàn)O pd A能作用更多底物的類似物，降解范圍更廣[10]。利用基因工程技術(shù)制作微生物農(nóng)藥，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，減少環(huán)境的污染。
三、基因工程技術(shù)給人類帶來的影響
基因工程是一把“雙刃劍”，給人類帶來利益的同時，我們也不能忽視它潛在的危害?；蚬こ碳夹g(shù)的發(fā)展，給科學(xué)家研究帶來新的方向，新的研究水平。從細(xì)胞、分子水平到基因水平。人類對生命的研究更加的詳細(xì)，了解更加的深入。
基因工程技術(shù)的發(fā)展對醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)兩個領(lǐng)域帶來很大的影響?；蚬こ碳夹g(shù)促進了醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的發(fā)展。基因工程技術(shù)給科學(xué)對腫瘤、病毒、等難解決的人類疾病的研究帶來新的手段與方法，同時在人類疾病的研究，診斷、治療等方面有革命性推動作用。一、解決了常規(guī)方法不能生產(chǎn)或生產(chǎn)成本昂貴藥品的生產(chǎn)技術(shù)問題，開發(fā)了一大批特效藥物，如胰島素、干擾素等等，這些藥品可以分別用以防治諸如腫瘤、心腦肺血管、遺傳性等嚴(yán)重威脅人類健康的疑難病癥，而且在避免毒副作用方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)藥品;二、是研制出了一些靈敏度高、性能專一、實用性強的臨床診斷新設(shè)備，如體外診斷試劑、免疫診斷試劑盒等，并找到了某些疑難病癥的發(fā)病原理和醫(yī)治的嶄新方法;農(nóng)業(yè)領(lǐng)域里利用生物工程技術(shù)，科學(xué)家研制了許多抗病蟲害、抗逆性等優(yōu)良性狀的生物，提高作物的產(chǎn)量，解決的世界人口糧食短缺的問題。
基因工程技術(shù)給人類帶來利益的同時，也給人類帶來的一定的隱患。轉(zhuǎn)基因食品安全性的問題是人們一直非常關(guān)注個問題。轉(zhuǎn)基因食品目前雖然沒有發(fā)現(xiàn)對人類有什么危害，但是原有基因進行部分修飾后，也有可能存在著隱患，轉(zhuǎn)基因食品如果有過敏性，則轉(zhuǎn)基因食品就會有安全性問題。利用基因工程改造生物有可能打亂自然界的生態(tài)環(huán)境的平衡，破壞生態(tài)環(huán)境。轉(zhuǎn)基因技術(shù)還有可能會導(dǎo)致基因污染，有可能危害原植物的遺傳。基因工程技術(shù)同時帶來倫理道德的影響，克隆技術(shù)如果應(yīng)用到人身，打破以往生育模式，則存在人類倫理道德的問題。
四、結(jié)語
轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的食品是否對人來帶來影響，這需要實驗和時間來驗證。我們要以一個平衡心來對待轉(zhuǎn)基因食品。在發(fā)展轉(zhuǎn)基因技術(shù)的同時不能忽視其技術(shù)可能給人類帶來的危害。我們要利用好轉(zhuǎn)基因技術(shù)。基因工程技術(shù)給人類帶來的很大的革命性作用，但是我們要理性的的看待，并不斷的探索，尋找新的技術(shù)，方法，給人類帶來更大的進步，促進社會的發(fā)展。
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(作者單位：華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 湖北武漢)
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