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基因工程概述

基因工程进展概述
19世纪后期,一位修道士又开创了一个生物的新纪元,他就是孟德尔—“现代遗传学之父”。

孟德尔通过豌豆杂交实验提出了基因的分离和自由组合定律,提出了遗传因子的概念,这算是基因被发现的源头。

随后遗传学不断发展壮大起来,基因工程也不断发展起来。

然后,到1909年丹麦科学家约翰逊提出了基因的概念来表示孟德尔的遗传因子,基因一词深入到了生命科学的世界中。

从1869年瑞士医生弗雷德里希·米歇尔发现DNA开始,到1919年菲巴斯·利文发现DNA的组成,再到威廉·阿斯特伯于1937年通过X光射线图阐明DNA 结构的规律性,再到1953年沃森和克里克提出DNA的双螺旋模型,生物遗传的另一重大发现慢慢呈现在人们眼前。

期间,从格里菲斯的肺炎双球菌实验到艾弗里的“转化因子”的实验,再到赫尔希和蔡斯T2噬菌体转化实验人们逐步发现了DNA在生命世界中的作用。

遗传的神秘面纱慢慢地被人们所揭开。

在摩尔根提出遗传学第三定律—基因的连锁交换定律,确立了基因在染色体上的学说之后,而染色体上的遗传物质就是DNA于是乎基因与染色体联系了起来。

人们渐渐意识到基因就是具有遗传效应的DNA片段,携带着遗传信息。

人们又逐渐破译了遗传的秘密,从1957年F.H.C.克里克提出中心法则“DNA →RNA→蛋白质”,那时人们已慢慢清晰遗传到底是怎样进行的。

再到1970年H.M.特明和D.巴尔的摩发现了“RNA→DNA”转化之后,克里克又完善了中心法则。

当然最广泛的还是最初的那一条“DNA→RNA→蛋白质”。

也就是说遗传信息表达的过程也清楚了。

之后人们也逐渐清晰的认识到基因是如何表达的,明白了DNA的转录过程,知道了基因表达过程是如何由外显子、内含子是如何调控的,于是人们更清晰的认识到基因表达的内涵。

随着尼伦伯格和马太破译出了第一个遗传密码,mRNA上的密码子逐渐被人们发现,而且把密码子与各个氨基酸相对应起来。

对于人们对于遗传的表达更深一层了解。

这样人们对于翻译过程也有了更多的了解。

就这样,基因表达过程在20世纪被人们发现了,先从基因说起也就是一个具有遗传效应的DNA片段,里面含有很多的碱基对,而这碱基对的排序便蕴藏着丰富的遗传信息。

然后在RNA聚合酶结合基因上的启动子,转录产生mRNA,
这mRNA上携带有密码子。

mRNA到达核糖体之后,tRNA运送来氨基酸进行翻译,于是一条条肽链形成,然后盘曲折叠产生蛋白质。

于是,基因被表达了。

其实很久之前,人们就意识到,真正发挥作用的大多为蛋白质或其它细胞代谢产物,而细胞代谢产物获得也离不开蛋白质,于是蛋白质起着非常重要的作用。

可是蛋白质的获得并不容易。

于是,人们就想如何快速获得蛋白质。

自从科学家发现基因表达产物即为蛋白质之后,于是人们就利用基因的功能来进行试验,于是基因工程应运而生。

基因工程也就是按人们意愿设计,通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。

也就是说要改造基因,改变碱基序列。

这离不开DNA片段的剪切、拼接技术。

发现了DNA限制酶的纳森斯、亚伯与史密斯无疑为此作出了巨大贡献,再加上连接酶使得基因改造变得容易起来。

这都为基因工程的进行提供了必要的条件。

后来PCR技术的开发与推广使得基因工程更广泛的应用起来。

基因工程逐渐实现了应用阶段,广泛应用于从20世纪后期一直到现在。

从1969年科学家第一次分离出基因,基因这一个普通而又不普通的分子片段,想一下存在少说几亿年以上,被人们分离出来了解清楚之后定能发挥无穷的力量。

基因表达的破译,基因工程的应用随即开始。

于是乎,从20世纪70年代你兴起了这一又称为DNA重组技术和基因重组技术的科学技术。

基因工程就是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。

是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。

对于基因工程,应用非常广泛。

首先不得不说基因工程在医药方面的应用。

1982年世界第一个基因工程的药物—从组胰岛素投放市场以来,人们,基因工程就在医药方面流光溢彩。

抗生素的大量生产得益于基因工。

这些细菌的代谢产物放以前肯定是名贵药材,可现在,一支青霉素也就几元钱。

这就是科学家通过基因工程把产青霉素的基因通过质粒转移到大肠杆菌细胞内,让其表达产生了大量青霉素。

虽然这导致了如今的抗生素的滥用,超级菌的产生,但我们不得不提的是它挽救了多少生命。

除了抗生素之外,基因工程在其它医药方面可以说也是贡献不小,干扰素这一抗病毒活性抑制肿瘤生长的蛋白质即由基因工程所得。

如2003年非典时期江南大学与丽珠集团苏州新宝制药厂联合研制的从组人α-2b干扰素口鼻腔喷雾剂,解决了干扰素长期保存不稳定的难题。

还有很多基因工程在医药方面的应用。

基因工程药物成为了制药领域的一支重要部队,每年平均有约有3-4种新药或疫苗产生,开发成功约50余种药物,包括人胰岛素、忍尿激酶、人生长激素、干扰素、激活剂、乙肝疫苗等广泛用于治疗疑难杂症的药物。

以及应用单克隆技术所制作的“生物导弹”可针对癌细胞进行治疗。

这些都是基因工程给人类带来的便利。

然后是基因治疗这一基因工程在医药方面的应用。

基因治疗就是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病,以达到治疗目的。

也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中,使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。

从广义说,基因治疗还可包括从DNA 水平采取的治疗某些疾病的措施和新技术。

对于基因治疗分为两大类:体细胞的基因治疗和生殖细胞的基因治疗。

对于一些遗传病,基因治疗确实是根除它们的好方法,把正常的外源基因导入病变细胞。

还可以利用基因敲除技术或基因打靶技术,将病变的基因全部杀死,插入矫正基因,得以治疗矫正和预防遗传病得目的。

现在基因治疗一部分已经进行临床试验,而且还有一些已经得到了实际的应用。

相信基因治疗在以后的遗传病的治疗方面起到非常好的效果。

然后,我想在说一下基因工程在农业方面的应用。

相信说道基因工程大家的第一印象就应该是转基因食品。

这一在前几年进行争论的沸沸扬扬的焦点。

所谓转基因就是把某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。

当然得到的产物就是转基因食品。

转基因给人们带来了大产量的农作物,得到更优质的牲畜及其制品。

可以说给不仅是农民还有广大人民群众带来了巨大的利益。

看看那些营养成分更高的食物,口感更好的食物,质地更好地农副加工品,不得不说转基因技术这一基因工程的一个小分支给人们带来了很大的便利。

对于转基因食品安全性的怀疑,我感觉确实没有必要。

看至少目前为止
还没有发生转基因食品给人们带来危害,而且这些基因本身产物就没有危害,而且相信科学家也进行了大量的实验来验证安全性。

在农业方面还有就是基因工程在农作物防病虫害方面的应用。

通常,科学家往植物细胞中导入能仅针对某些害虫的蛋白质的基因,让其在植物体内产生可杀死害虫而不对人体以及其他生物有害的蛋白质。

如将Bt基因导入植物来使其产生苏云金芽孢杆菌的毒蛋白来控制害虫。

动物转基因育种不仅可以得到一些具有高蛋白产量产物的牲畜还可以用此来生产药物,如利用羊的乳腺生物发生器来生产药物。

而且转基因动物导入人的基因可能产生不具有免疫排斥反应的可移植器官。

可以说应用前景非常广泛。

现在,人类基因组计划已经基本完成,人类的所有基因也已经测出来了,相信在对这些基因的用途进行充分了解之后,对于很多难治的遗传病将可以通过基因治疗的手段进行解决。

而且随着蛋白质工程的进行,人们法相有用的蛋白质通过其结构氨基酸排序逆推出其基因,然后通过基因工程的方法进行生产。

可以说基因工程在21世纪会有更广泛的利用。

当然我认为基因工程不仅能对整个人类带来很大的便利,而且对于整个大自然都有很大的应用,可以说基因工程非常具有应用前景。

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