基因工程技术的发展

新疆农业大学

科学技术学院

课程论文

题目: 基因工程技术

基因工程技术的发展

课程: 基因工程

姓名:

专业: 生物技术

班级: 生物技术122 学号: 座位号: 14 指导教师: 职称: 讲师

2014年11月24日

基因工程技术的发展

作者

摘要：生物学已是现代最重要学科之一，而从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的发展与进步，已成为生物技术的核心。基于对基因工程药物的发展历史和现状，对其当前许多重大疾病上的应用作了综述，并对基因工程药物的研究热点和发展方向进行了展望。基因工程技术现应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等诸多领域。许多科学家预言，生物学将成为21

世纪最重要的学科，基因工程技术及相关领域将成为21世纪的主导产业之一。

关键词：基因工程技术、发展历史、现状、前景

前言：基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于本世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学, 一般来说，基因工程是指在基因水平上的遗传工程，它是用人为方法将所需要的某一供体生物的遗传物质--DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源遗传物质在其中"安家落户"，进行正常复制和表达，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的一种崭新的育种技术。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程具有以下几个重要特征：首先，外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征是，一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现很少量DNA样品"拷贝"出大量的DNA，而且是大量没有污染任何其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体。科学家将改变人类生殖细胞-DNA的技术称为“基因系治疗”，通常所说的“基因工程”则是针对改变动植物生殖细胞的。无论称谓如何，改变个体生殖细胞的DNA都将可能使其后代发生同样的改变。

正文：一、什么是基因工程？

生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。

人类对生物基因的破译带来了两个领域的革命性变化，一是医学，二是农业。基因工程应用于医学，我们可以将具有特殊功能的基因转移到细菌或动物细胞中，利用细菌的快速繁殖，生产出符合我们需要的药物，如胰岛素、乙肝疫苗就是通过这种方法获得。目前已有上百种生物技术药品在市场上销售，更多的此类产品处于试制的不同阶段。人类的许多顽症，如癌症、心脏病等都有望通过基因药物获得治疗。在农业领域，科学家已经开始利用已经识别的基因进行定向设计和构建具有特定性状的新物种的工作。例如，水稻中缺乏维生素A，科学家将生成胡

萝卜素所必须的酶的基因引人水稻中，这样，生产出的新的水稻中便含有胡萝卜素。

二、基因工程发展简述

人类与动物的许多病害都是由单细胞原核生物细菌引起的。在一段时间，细菌成为人类的第一大杀手，成千上万的生命被其感染吞噬。虽然青霉素以及磺胺类等搞菌药物的出现拯救了无数的生命，但是，好景不长，青霉素使用不到期10年，即在世界上20世纪50年代中期，就发现了严重的细菌抗药性，并且这种抗药性还具有“传染性”，也就是说，一种细菌的抗药性可以传给另一种细菌。基因工程的“开山鼻祖”科恩，就是一位最早从事细菌抗药性的专家。他本科毕业于生物专业，后在美国宾夕法尼亚大学获得医学博士学位，1968年来到美国斯坦福大学担任助教，并选择细菌抗菌药性作为自己的主要研究课题。1973年斯坦福大学和加州大学联合完成了“重组DNA技术”的专利申请工作。这是一个非常典型的、因基础理论研究突破而形成实用新技术的事例，整个现代生物技术产业就是从这里萌芽的。

随着1953年DNA双螺旋模型的建立、1966年64个遗传密码的破译以及1971年DNA限制性内切酶的发现等一系列生命科学领域的重大问题的突破，人们已不再仅仅满足于探索生命现象的奥秘，而是设想在分子水平上去改造生命。一个大胆的构思:将一种生物DNA中的某个墓因片段连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织，不就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗?这种做法史无前例，很像技术科学的工程设计，即依据人类的需要把一种生物的“基因”与另一种生物的“基因”重新“组装”成新的基因组合。创造出新的生命体。在20世纪70年代，许多DNA新技术的发展使得基因分离和操作取得了巨大成就。如今，重组DNA技术已被广泛应用于基因修饰和改造、克隆动物、培育抗病植物、开发新药及临床诊断.同时，重组DNA技术也是分子遗传学、分子生物学、分子医学等很多当代生命学科发展、融合的桥梁；这些学科的融合、发展又促进了重组DNA技术的成熟，使其发展为一个专门学科—重组DNA技术学也称作基因工程。

三、基因工程历程

基因技术是指通过操纵、改变（增加或减少)DNA上基因的容易来改变生物属性和特点，以达到有利于人类目的的生物科学技术。如干细胞技术，克隆技术等，这一系列的技术由基因到伟大的人类基因组计划以及后来的一系列生物高科技的发展有一个漫长的历程。

1860至1870年奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。1909年，丹麦的约翰逊把遗传因子命名为“基因”。随后美国人摩尔根和他的学生发表了《遗传的物质基础》和《基因论》。证明了基因是染色体上的遗传单位年世界十大科技突破之首就是克隆羊的诞生，“克隆”一时间成为人们注目的焦点。1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。1953年美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。

1969年科学家成功分离出第一个基因。1972年美国的一个科研小组发明了一种含有猴子基因和细菌基因的脱氧核糖核酸分子，这是第一次进行转基因研究。

1974年,美国舆论指责科学家在打开潘多拉盒子,于是人们暂时停止了转基因研究。1975年,人们在加利福尼亚召开会议,科研人员在会上决定恢复转基因研究工作。1977年,科学家利用遗传工程技术第一次研制出人体生长抑制激素。1980年科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。1982年,在美国,研究人员培养了一只巨大的老鼠,并在这只老鼠身上进行了生长激素基因移植。1983年,人们首次培育出基因改性作物。在比利时,经过基因处理,一种烟草对抗生素失去了反应。1988年 K.Mullis发明了PCR技术。1990年10月，阿波罗登月计划-人类基因组计划正式启动。

1994年,在美国,经过基因处理的西红柿被准许投放市场。这种西红柿能比其它西红柿保鲜时间更长。1996年2月,人们用转基因西红柿制成了一种西红柿浓缩物,并在英国将这种西红柿浓缩物投放市场。1996年欧盟允许出口转基因大豆，转基因玉米投人商品生产，全世界已有250万公顷土地种植转基因作物。1998年12月一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。1999年中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。国际人类基因组计划联合小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类成功的完成人类染色体完整基因序列的测定。2000年6月26日科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要的一步。

2000年4月底中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。2000年德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作.科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。2001年2月12日中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。

80年代中期以来，中国生物技术蓬勃发展、成绩喜人。由于国家高技术研究计划（即“八六三”计划）、攻关计划和国家自然科学基金会都将生物技术作为优先发展领域予以重点支持，中国生物技术整体研究水平迅速提高，取得了一批高水平的研究成果，为中国新兴生物技术产业的建立和发展提供了技术源泉。中国基因工程制药产业进入快速发展时期。

结论：但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。如转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力发展基因工程技术的同时，需要严格管理，充分重视转基因生物的安全性。基因技术的不断发展创新突破给人类的生产生活带来了很大的便利，特别是人类基因组计划的实现使人类重新认识了自己，使科学技术得发展变得无可限量。

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