绿色荧光蛋白的应用
09化学制药 0932220026 唐骏
2008年的诺贝化学奖由日本科学家下村修（Osamu Shimomura）、美国科学家马丁·沙尔菲（Martin Chalfie）和美籍华裔科学家钱永健（Roger Y. Tsien）因在发现和研究绿色荧光蛋白方面做出贡献而共同获得。
绿色荧光蛋白(green f luo rescen t p ro tein,GFP) 是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白。当受到紫外或蓝光激发时, GFP 发射绿色荧光。近年来, 随着GFP 在各种异源细胞, 如细菌、昆虫及植物细胞中的表达, GFP 作为一种新型的报告物在生物学界引起了广泛的关注, 关于它的基本结构、生色团、发光机理及基因的改造均有大量的研究报道。它是一种操作方便, 不用加外源底物, 就能在活细胞中检测的分子探针。将彻底改观过去标记方面的研究方法, 在分子生物学研究中有广阔的应用前景。
关键词：绿色荧光蛋白转基因技术
绿色荧光蛋白的发现与发展
1962年，下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道，他们分离纯化了维多利亚多管水母中的发光蛋白—水母素。据说下村修用水母提取发光蛋白时，有天下班前，他将产物倒进水池里。临出门前关灯，回望了一眼水池，见到水池闪闪发光。因为水池也排放有养鱼缸的水，他怀疑是鱼缸成分影响了光蛋白。然而不久之后，他便确定钙离子能增强光蛋白发光。
绿色荧光蛋白被发现20多年后，才有人将其应用在生物样品标记上。1993年，马丁·沙尔菲成功地通过基因重组的方法使得除水母以外的其他生物(如大肠杆菌等）也能产生绿色荧光蛋白，这不仅证实了绿色荧光蛋白与活体生物的相容性，还建立了利用绿色荧光蛋白研究基因表达的基该方法，而许多现代重大疾病都与基因表达的异常有关。至此，生物医学研究的一场“绿色革命”揭开了序幕。后来，美籍华人钱永健系统地研究了绿色荧光蛋白的工作原理，并对它进行了大刀阔斧的化学改造，不但大大增强了它的发光效率，还发展出了红色、蓝色、黄色荧光蛋白，使得荧光蛋白真正成为了一个琳琅满目的工具箱，供生物学家们选用。目前生物实验室普遍使用的荧光蛋白，大部分是钱永健改造的变种。
1 GFP在转基因研究中的应用特点
目前转基因研究与应用的发展十分迅速，将GFP基因应用到转基因研究中，具有其它基因所无法比拟的以下诸多优点。
1．1 GFP荧光稳定，易于检测
GFP的荧光较稳定，抗光漂白能力比荧光素强，能耐受较长时间的光照。GFP在pH7—12范围内都能正常发光；对高温(70％)、碱性、除垢剂、盐、有机溶剂和大多数普通酶等都有较强抗性"】。GFP中的发色团是由其一级结构中的一段三肽自然形成，该发色团的形成只需要氧气，不依赖于酶或者其它辅助因子，仅以紫外光或蓝光激发，即可发出绿色荧光。用肉眼、荧光显微镜均可以观察到。且灵敏度高，还可进行表达量的半定量或定量检测。
另外，GFP中氨基酸的替换可产生不同光谱特性的突变体，且增强了荧光强度，适合在不同物种中专性表达。Tsien卜川发展了颜色迥异的GFP突变体，包括蓝色荧光蛋白BFP(blue fluorescent protein)、青色荧光蛋白CFP(eyan fluorescent protein)和黄色荧光蛋白YFP(yellow fluorescent protein)。随着研究深人，抗酸、抗漂白、亮度高(消光系数与量子产率乘积)、成熟快及单体结构的GFP变体将越来越多，激发和发射光谱范围也将不断拓宽，对该蛋白的检测将越来越容易。
1．2表达调控简单，构建栽体方便
GFP中的发光团由一些常见的非特异氨基酸构建而成，它的翻译后修饰过程不需要原有水母(A．victoria)细胞中任何其它成分或共因子，在细胞内呈自主表达。利用GFP发光时，只需要操纵细胞合成GFP蛋白，元需复杂的翻译后加工过程，GFP就会自动折叠催化并开始发光，在微生物、植物、动物中都获得了成功的表达。由于GFP分子量较小，只含有238个氨基酸，编码GFP的基因序列也较短，约为2．6 kb¨1，所以它可以很方便地同其它序列一起构建多种载体，而不至于使质粒过大而影响转化效率。
2 GFP在转基因研究中的应用进展
2．1 用于筛选转基因成功个体
外源目的基因转入宿主后，能稳定整合的频率低，通常是将携带有目的基因的载体转到若干个宿主中，再从该若干个细胞(或其它)中筛选出成功转化并表达目的基因的个体。因此，如何准确和有效地区分转化与非转化细胞、筛选转化成功的个体是转基因研究中重要的一步。在这一步中，科研工作者通常是在目的基因上游加一个筛选标记基因，利用筛选标记基因在移植前进行阳性筛选，仅把阳性细胞移入受体，则可大大提高转基因动植物的成功率，减少转基因个体筛选鉴定的工作量。目前常采用的筛选标记基因主要有：氯霉素乙酰转移酶基因(CAT)，葡萄糖苷酶基因(GUS)，荧光素酶基因(Lue)，新霉素磷酸转移酶基因(NPT)，潮霉素磷酸
转移酶基因(HPT)等。利用这些标记基因时，有些需要复杂的样品固定和制备过程、昂贵的底物；有些需要漫长的抗性筛选，对胚胎有一定的毒害作用；大部分还需要特殊的检测手段，给转基因研究工作增加了难度，均不够理想。而将GFP应用于标记基因，可以避免以上缺陷，能够有效、快捷的对转基因个体进行筛选，大大提高了转基因工作效率。黄国存等¨引分别用花粉管通道法和农杆菌介导法将携带有GFP基因的外源基因导入棉花，发现用手持紫外灯结合显微镜检技术能够快速地对转化子进行活体筛选鉴定，明显比GUS检测方法优越。程在全等¨引用基因枪法将带有绿色荧光蛋白基因的质粒pJPM5和pSBG700分别转入水稻TNG67愈伤组织，在荧光显微镜下观察到了绿色荧光蛋白基因的表达，绿色荧光蛋白基因表达出的绿色荧光蛋白信号比植株的自发荧光强得多，且不会受自发荧光的太大影响。因此，绿色荧光蛋白基因可以作为水稻(甚至小麦、玉米)转基因研究中的报告基因。李华等¨刮将GFP表达质粒导人BHK、DK、RK等真核细胞，建立真核细胞转基因指示系统，结果表明，GFP 的表达对胚胎无损伤，又经济简便，可避免B一半乳糖苷酶等报告基因的不足，是提高基因转移与筛选效率的理想途径。Vain等第一次对抗生素筛选与GFP筛选进行了直接比较，研究表明GFP能大大提高转化的工作效率，减少了转基因植株分子检测步骤和工作量。
2．2 用于寻找转基因所需的启动子、增强子等调控元件
基因的表达调控研究与转基因研究相辅相成，用转基因方法可研究基因的表达调控，而基因的表达调控研究可更好地指导并应用于转基因研究。启动子、增强子等是基因表达调控的重要元件，也是转基因所需的组件。用不同的启动子与GFP基因相连，构成不同的表达质粒，用于转化合适的细胞，通过观察细胞的荧光强度，就可以比较判断启动子的强弱，找出适合用于转基因的启动子。Clontech公司构建了一种叫启动子报告载体(Promoter reportervector)，即没有启动子的GFP质粒，专门用来测试各种启动子对GFP表达的效率，以及某些增强子对GFP表达的调控效果。用玉米C4PPDK基因5’端的非翻译片段(5’UTR)与花椰菜花叶病毒的35S启动子连接，GFP在玉米原生质体中的表达效率比对照质粒(只有35S启动子)提高近15倍，因为5’UTR片段中含转录增强子¨“。将蓝氏贾第虫谷氨酸脱氢酶(GDH)启动子和GFP构成融合基因，转化贾第虫，可以观到绿色荧光，从启动子的5’一末端进行逐步缺失，制备一系列突变体并构成融合基因，转化蓝氏贾第虫，能确定出GDH启动子核心序列。
2．3 用于探索不同物种的有效转基因方法
转基因的方法很多，适用于不同生物的转基因方法也不同。在做转基因之前，研究者必须先摸索出最有效的方法，以提高转基因的成功率。目的基因构建到表达载体上后的表达情况通常是不清楚的(有许多表达条件需要摸索)，一旦检测不到基因的表达，就很难判断是转基因方法不恰当，还是基因表达本身出现问题。所以如果直接用目的基因进行有效转基因方法的探索，将给转基因工作带来很多困难。GFP的表达无种属特异性、表达调及翻译后修饰过程简单易控制、通常表达量也很高，将目的基因替换为GFP基因进行不同生物转基因最优方法的探索，将会缩小研究难度。
Rolling等¨副将腺相关病毒载体(AAV)与与GFP构建成rAAV．GFP重组质粒，经视网膜下腔注射到大鼠眼内，在整个试验过程(4个月)中均能观察到GFP的表达信号，说明AAV能够有效地转染视网膜色素上皮细胞(RPE)。Bennett等¨引将携带有GFP的cDNA重组腺相关病毒(rAAV)经视网膜下腔注射到成年的免疫活性小鼠眼内，用激光扫描眼底镜进行观察，试验结果表明，rAAV能有效稳定地介导视网膜基因转移而无明显的毒性及免疫反应。杨国顺等心刚利用GFP基因优化了辣椒的遗传转化体系。Hu等嵋川用电激法和PEG法同时转化玉米和拟南芥菜(Arabidopsis)原生质体，GFP在玉米原生质体中表达，且PEG介导比电激法转化效率高；而拟南芥菜原生质体中未观察到GFP表达。但Sheen等纠利用基因枪(Microprojectile bombardment)轰击拟南芥菜叶片和根组织，观察到GFP的表达。宋军等口纠以绿色荧光蛋白基因为目标基因，用脂质体转染猪胎儿成纤维细胞，并以绿色荧光蛋白基因转染后的阳性细胞作为体细胞核移植的核供体，以体外成熟卵母细胞为核受体构建了绿色荧光蛋白转基因克隆猪胚胎，结果表明，脂质体转染试剂可以高效转染猪胎儿成纤维细胞，获得的阳性细胞具有支持猪全程发育的潜能。
2．4提高转基因产物的利用率
GFP分子量小，它能与多种蛋白质的N端或C端融合，其表达产物既保持了外源蛋白的生物活性，又表现出与天然GFP相似的荧光特性。许多表达的转基因产物，特别是一些特殊蛋白，难以分离纯化，而将GFP与目的基因进行融合表达，则使分离纯化变得容易许多。还有研究表明，改变蛋白质的末端结构，与GFP融合，可以增加重组蛋白质的稳定性ⅢJ。Kaba等∽纠构建了编码ECF(东海岸热，牛的一种致死性原虫病)子孢子表面抗原P67的重组杆状病毒载体，结果只有低水平的表达，而P67基因与GFP的c端融合则出现较高水平的表达，重组融合蛋白能够被P67单克隆抗体识别，非融合蛋白蛋白既具有原有的正常功能，又具有绿色荧光特性。岳莉莉等旧钊成功地实现了GFP与HBV(乙型肝炎病毒)抗原基因融合后在大肠杆菌中高效表达，得到既能发射荧光又具有抗原性的双功能融合蛋白，为获得一种新型发光免疫诊断试剂奠定了基础。
结束语
绿色荧光蛋的发光机理比荧光素/荧光素酶要简单得多。一种荧光素酶只能与相对应的一种荧光素合作来发光，而绿色荧光蛋白并不需要与其他物质合作，只需要用蓝光照射，就能自己发光。在生物学研究中，科学家们常常利用这种能自己发光的荧光分子来作为生物体的标记。将这种荧光分子通过化学方法挂在其他不可见的分子上，原来不可见的部分就变得可见了。生物学家一直利用这种标记方法，把原本透明的细胞或细胞器从黑暗的显微镜视场中“纠出来”。传统的荧光分子在发光的同时，会产生具有毒性的氧自由基，导致被观察的细胞死亡，这叫做“光毒性”，因此，在绿色荧光蛋白发现以前，科学家们只能通过荧光标记来研究死亡细胞静态结构，而绿色荧光蛋白的光毒性非常弱，非常适合用于标记活细胞。
论文撰写规范（暂行） 学位论文（设计说明书）是学生在教师的指导下经过调查研究、科学实验或工程设计，对所取得成果的科学表述，是学生毕业及学位资格认定的重要依据。其撰写在参照国家、各专业部门制订的有关标准及语法规范的同时，应遵照如下规范： 1．论文结构及写作要求 论文（设计说明书）应包括封面、目录、题目、中文摘要与关键词、英文题目、英文摘要与关键词、正文、参考文献、致谢和附录等部分。 1.1 目录 目录独立成页，包括论文中全部章、节的标题及页码。 1.2 题目 题目应该简短、明确、有概括性。论文题目一般中文字数不超过25个字，外文题目不超过15个实词，不使用标点符号，中外文题名应一致。标题中尽量不用英文缩写词，必须采用时，应使用本行业通用缩写词。 1.3 摘要与关键词 1.3.1 摘要 摘要是对论文（设计说明书）内容不加注释和评论的简短陈述，要求扼要说明研究工作的目的、主要材料和方法、研究结果、结论、科学意义或应用价值等，是一篇具有独立性和完整性的短文。摘要中不宜使用公式、图表以及非公知公用的符号和术语，不标注引用文献编号。中文摘要一般为300字左右。 1.3.2 关键词 关键词是供检索用的主题词条，应采用能覆盖论文主要内容的通用技术词条（参照相应的技术术语标准），一般列3～8个，按词条的外延层次从大到小排列，应在摘要中出现。中英文关键词应一一对应。 1.4 论文正文 论文正文包括前言、论文主体及结论等部分。 1.4.1 前言 前言应综合评述前人工作，说明论文工作的选题目的、背景和意义、国内外文献综述以及论文所要研究的主要内容。对所研究问题的认识，以及提出问题。 1.4.2 论文主体 论文主体是论文的主要部分，应该结构合理，层次清楚，重点突出，文字简练、通顺。 1.4.3 结论（结果与分析） 结论是对整个论文主要成果的归纳，应突出论文（设计）的创新点，以简练的文字对论文的主要工作进行评价。若不可能作出应有的结论，则进行必要的讨论。可以在结论或讨论中提出建议、研究设想及尚待解决的问题等等。结论作为单独一章排列，不加章号。 1.5 参考文献 参考文献反映论文的取材来源、材料的广博程度。论文中引用的文献应以近期发表的与论文工作直接有关的学术期刊类文献为主。应是作者亲自阅读或引用过的，不应转录他人文后的文献。 1.6 致谢 向给予指导、合作、支持及协助完成研究工作的单位、组织或个人致谢，内容应简洁明了、实事求是，避免俗套。
基因工程的运输车载体 摘要：基因工程已经成为生物科学中不可或缺的一部分.也是最令人类充满无限遐想的一门科学.自从解开人类基因组后,长生不老等就古老的传说又再度流行起来.尽管现在的基因技术还不能做到让你真的长生不老,但是基因疗法等技术的出现已经让人们看到了基因工程的生命力。基因工程是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子，构成遗传物质的新组合，并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内，而能持续稳定地繁殖。基因载体是作为基因导入细胞的工具。犹如火箭能把卫星射向九天一样，基因载体可以把目的基因送入靶细胞内，从而发挥目的基因的特定功能。 关键词：基因、载体、运载、自主复制、表达 正文： 一、质粒载体 植物基因工程是近代迅速发展起来的新兴生物技术,它的目的旨在通过导入有用的外源基因，获得转基因植物，以用于物种的改良。它的出现为农业生产提供了前所未有的机遇和挑战,尤其是在作物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆及品种改良等方面提供了更为广阔的应用前景。其中作为基因工程的载体更是基因工程中的不可或缺的一个部分，它是基因工程的核心部分，没有合适的载体，就不能得到合适的结果。 载体是指运载外源DNA有效的进入受体细胞内的工具。载体同外源DNA在体外重组成DNA重组分子，在进入受体后形成一个复制子，即形成在细胞内能独自进行自我复制的遗传因子。 基因载体是把基因导入细胞的工具，他的作用是一是运载目的基因进入宿主细胞，二是使之能得到复制和进行表达。按照不同的情况下的作用可以分为不同情况的载体，根据来源：质粒载体、噬菌体载体、病毒载体；根据用途：克隆载体、表达载体；根据性质：温度敏感型载体，融合型表达载体、非融合型表达载体。 作为载体必须满足的条件：有多种限制性内切酶的切点，但每一
《基因工程的发展前景》同步练习 1.基因工程与蛋白质工程的区别是( ) A.基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作 B.基因工程合成自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质 C.基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)的操作 D.基因工程完全不同于蛋白质工程 2.蛋白质工程的研究将对生命科学产生重大影响。下列关于蛋白质工程的叙述，不正确的是( ) A.实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系 B.基因工程是蛋白质工程的关键技术 C.蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造 D.蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程 3.猪的胰岛素用于人体时降血糖效果不明显，原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于治疗人类糖尿病，用蛋白质工程的蛋白质分子设计的最佳方案是( ) A.对猪胰岛素进行一个氨基酸的替换 B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素 C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病 D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素 4.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在－70 ℃条件下保存半年，给广大患者带来了福音。 (1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”： (2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产____________的蛋白质，不一定符合______________的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过__________或__________，对现有蛋白质进行________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。 结构。________蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的(3)． (4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？______________。原因是________________________________________。 5.基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用。基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答：
生物研究性学习结题论文课题名称利用基因工程开发生产新一代产品 学生姓名计朝晖、程遂、赛国杰、王沛君、贾璐、雷宗衡 年级、班级高二①班 指导教师雷涛 时间2012年1月31日 【摘要】基因工程是20世纪生命科学领域中最伟大的成就，开辟了生命科学的新纪元。基因工程技术将有力地促进社会经济的发展，实现人的自由，满足人类多方面的需要。 【关键词】基因工程；原则；应用 一、基因工程的基本定义 基因工程是按着人们的科研或生产需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物质，在体外切割，拼接形成重组DNA，然后将重组DNA与载体的遗传物质重新组合，再将其引入到没有该DNA片段的受体细胞中，进行复制和表达，生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。按目的基因的克隆和表达系统，分为原核生物基因工程、酵母基因工程、植物基因工程和动物基因工程。基因工程具有广泛的应用价值，为工农业生产和医药卫生事业开辟了新的应用途径，也为遗传病的诊断和治疗提供了有效方法。
二、发展的主要原则 1、人本原则 人本原则要求人们在研制、发展基因工程技术的过程中，要有意识地实现人、社会、自然的整体和谐，关注人类本身的持续生存和健康发展。人类与其他生物、非生物环境之间的和谐是人类社会持存的原初条件和人类文明得以延续的基本保障。社会层面中政治、经济、文化和教育环境等之间的和谐是基因工程技术发展的现实社会条件。实现人的健康发展和社会价值是基因工程技术发展的归宿。坚持以人为本，关心人的价值、尊严、平等、自由和全面发展，应该始终成为基因工程技术发展的首要目标。 2、技术与伦理观念协同原则 基因工程技术已经成为推动经济社会发展的重要动因，其迅猛发展必然会影响到人类社会固有的观念。伴随着包括基因工程技术在内的现代生物技术的发展和应用，人类社会无论从制度方面还是物质方面都已经发生了很大的变革。由人类社会历史实践孵化产生出来的伦理观念同样要适应新情况和新变化，以崭新的姿态解决新问题。 我们在利用基因工程技术改造物质世界的同时，也要分析和改造我们自己的精神世界，从而实现两个世界的和谐统一。在现代生物技术的辉煌与其人文忧患并存的时代，基因工程技术视野与人文价值视野需要很好地对接，技术的发展与伦理观念所展现的高度应该是一致的，技术与伦理观念应该是协同发展的。
基因工程的利与弊 刘建20101103805 内蒙古师范大学生命科学与技术学院生物科学（汉班） 呼和浩特010022 摘要 基因工程对于人类的利弊一直是个争议的问题，主要是这项技术创造出原本自然界不存在的重组基因。但它为医药界带来新希望，在农业上提高产量改良作物，也可对环境污染、能源危机提供解决之道，甚至可用在犯罪案件的侦查。但它亦引起很大的忧虑与关切。当此科技由严谨的实验室转移至大规模医药应用或商业生产时，我们如何评估它的安全性？此项技术是否可能因为人为失控，反而危害人类健康并破坏大自然生态平衡？ 关键词：基因工程转基因道德伦理 正文 生物学家早在一百多年前就知道，生物的表征遗传自其亲代。生物细胞的细胞核，含有染色体，其组成分为DNA。DNA含有四种碱基--腺嘌呤（adenine，），胸腺嘧啶（thymine，），胞嘧啶（cytosine，）和鸟嘌呤（guanine，（它们分别简称A、T、C、G）。这些碱基在DNA 中看似杂乱无章，但它们的排列顺序，正代表遗传讯息。每三个碱基代表一种胺基酸的密码。基因就是这些遗传密码的组合，亦即代表蛋白质的胺基酸序列。每个基因含有启动控制区，以调控基因的表达。
基因工程技术（基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把 某一生物的基因转殖送入另一种细胞中，甚至可把细菌、动植物的基 因互换。当某一基因进入另一种细胞，就会改变这个细胞的某种功 能。）在医药及农业上应用广泛。这项尖端科技加上最近突破性的生 殖科技，却引发人们极大的隐忧及争论。 观点：辨证地看待基因工程的利与弊 基因工程对当今社会的发展功不可没。 一、基因工程是在对促进生物学的发展具有重要意义 基因工程是在分子生物学、分子遗传学、微生物学、细胞工程等学科发展和研究成果的基础上诞生的，反过来也可促进现代生物学的发展。生物界是通过长期的进化发展而来的，因而通过基因工程手段，不仅可以阐明生命发生的现象和规律，揭示重要基因功能以及重要性状形成的分子机制，还能模拟自然界生物进化历程，更进一步丰富和完善生物进化的理论，促进生物学研究的全面发展。 二、基因工程在社会各个方面广泛应用 医药业，可生产重要药品，很大限度地降低生产成本；治疗过去人们认为难以治愈的遗传疾病和各类部分疾病，解除人类病痛烦恼，提高人体健康水平和人均寿命。 基因工程同时有望解决粮食危机和温室效应之类的环境污染问题。 （1）基因工程用来筛检及治疗遗传疾病。 遗传疾病乃是由于父或母带有致病基因。基因筛检法可以快速诊
基因工程技术的现状和前景发展 摘要 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。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。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 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。由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒(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。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长，从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来，导入植物体可获得转基因植物，目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。随着生活水平的提高，人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。实践证明，利用基因工程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，**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。 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。由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂，最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒，修复、促进肝细胞再生的全过程。经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。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。 基因工程应用于环保方面
《分子生物学与基因工程》 结课论文 Real-Time PCR在分子生物学中的应用 姓名： 学号： 院系： 班级： 任课教师： 二零一二年十二月
Real-Time PCR在分子生物学中的应用 东北农业大学生命科学学院黑龙江哈尔滨150030 摘要：聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）可对特定基因进行扩增，因此被广泛应用于分子生物学领域中获取特定基因或基因片段。定量PCR已经从基于凝胶的低通量分析发展到高通量的荧光分析技术，即实时定量PCR（real-time quantitative PCR）。该技术实现了PCR从定性到定量的飞跃，且与常规PCR相比，它具有特异性强、灵敏度高、重复性好、定量准确、速度快、全封闭反应等特点，目前实时定量PCR作为一个极有效的实验方法，已被广泛地应用于分子生物学研究的各个领域，成为了分子生物学研究中的重要工具。 关键词：实时定量PCR；基因扩增；分子生物学 1971年Khorana等最早提出PCR理论：―DNA变性解链后与相应引物杂交，用DNA聚合酶延伸引物，重复该过程便可克隆tRNA 基因‖。因当时基因序列分析方法尚未成熟、热稳定DNA聚合酶还未发现及寡聚核苷酸引物合成仍处于手工和半自动阶段，核酸体外扩增设想似乎不切实际，且Smith等已发现了DNA限制性内切酶，使体外克隆基因成为可能，Khorana 等的早期设想被忽视。1985年Mullis等用大肠杆菌DNA聚合酶ⅠKlenow片段体外扩增哺乳动物单拷贝基因成功以及1988年Saiki等将耐热DNA聚合酶（Taq酶）引入PCR ，使扩增反应的特异性和效率大大提高，并简化了操作程序,最终实现了DNA扩增的自动化，迅速推动了PCR的应用和普及。 自从PCR技术问世便很快成为科研、临床诊断的热点技术。但是传统PCR技术在应用中一是不能准确定量，二是容易交叉污染，产生假阳性。直到1996年由美国Applied Biosystems公司推出的实时荧光定量PCR技术，上述问题才得到较好的解决[1]。实时荧光定量PCR（real-time fluoro-genetic quantitative PCR，FQ-PCR）是通过对PCR扩增反应中每一个循环产物荧光信号的实时检测从而实现对起始模板定量及定性的分析。在实时荧光定量PCR反应中，引入了一种荧光化学物质，随着PCR反应的进行，PCR反应产物不断累计，荧光信号强度也等比例增加。每经过一个循环，收集一个荧光强度信号，这样就可以通过荧光强度变化监测产物量的变化，从而得到一条荧光扩增曲线图。该技术不仅实现了对DNA模板的定量，而且具有灵敏度高、特异性和可靠性强、能实现多重反应、自动化程度高、无污染性、具实时性和准确性等特点，目前已广泛应用于分子生物学研究和医学研究等领域[2]。
6.2基因工程及其应用教学设计案例 基因工程及其应用 --案例 一、教学目标的确定 课程标准中与本节内容相对应的具体内容标准是："关注转基因生物和转基因食品的安全性"，这也是本节要达成的主要教学目标。课程标准并未明确指出本章要讲述基因工程的内容，考虑到本章教材知识体系的完整性，以及学生达成上述目标所需要的知识基础，本节还将"简述基因工程的基本原理"，"举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用"作为教学目标。 二、--思路 第一课时--流程图如下。 第二课时--流程图 如下。 三、教学实施的程序 教师组织引导 学生活动 教学意图 教师通过图 片和音像资料展示基因工程产品，如种子、水果、疫苗或药物等，
引入课题。教师利用"问题探讨"，提出问题，组织学生讨论、交流看法。 ·为什么能把一种生物的基因"嫁接"到另一种生物上？ ·推测这种"嫁接"怎样才能实现？ ·这种"嫁接"对品种的改良有什么意义？ 教师小结：从杂交育种的局限性切入，人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。说明本节教学目标。 教师肯定学生合理的想法，引发思考。 "你的想法很好，可是用什么样的方法才能实现你的设想呢？" 教师用类比的方法引导学生思考基因工程的大致步骤和所需要的工具：剪刀、针线、运载体等。并用问题启发学生："你能想像这种‘剪刀加浆糊’式的‘嫁接’工作在分子水平的操作，其难度会有多大吗？" 以ecor i为例，构建重组dna分子模型，体会基因的剪切、拼接、缝合的道理。教师交代清楚ecor i是已发现的500多种限制性内切酶中的一种，它是一种从细菌中发现的能在特定位置上切割dna分子的酶。它的特殊性在于，它在dna 分子内部"下剪刀"，专门识别dna分子中含有的"gaattc"这样的
大于利。 设计意图：训练学生的思维能力，口语表达能力，培养学生合作意识。有利于增加学生和学生之间、学生与老师之间的交流，取长补短，共同提高。 a、评选一位最佳辩手； b、教师评述本场辩论赛。设计意图：鼓励辩手，肯定辩手们的努力 总结：大家看待转基因生物与食品问题，一方面要看到它有利一面，另一方面尽可能避免有害的一面。身为现代公民，应该时刻关注科学技术的发展和影响。 1、基因工程中涉及很多抽象的分子生物学的技术，运用分歩动画演示、DNA的剪切和拼接的模拟实验，让学生对整个基因工程操作过程形成正确认识很有必要； 2、以学生辩论赛的形式普及转基因生物与食品利与弊问题，学生的个人能力也得到了提高，主要有几点： ①有利于参赛选手能力的提高。首先，在赛前准备时，学生会通过多种途径查找材料，学会了多角度思考问；学生查找信息的能力，思维的深刻性、论证性和敏捷性都得到了提高；其次，语言表达更具艺术性。第三，知识结构更完备。 ②有利于班级凝聚力的增强。辩论不仅是个人才华的展示，一个优秀的团体能够脱颖而出离不开四人小团体的默契，更离不开大集体班级同学的支持。比赛让他们走得更近，更像一家人；
③有利于增加学生和学生之间、学生与老师之间的交流。辩论赛不仅设有陈述观点环节、提问应答环节、自由辩论环节、总结称词环节，还设有观众互动环节。在辩论赛中，辩手与辩手之间、观众与辩手之间、观众与观众之间、评委与辩手之间，大家相互交流，取長补短，共同提高； 3、课堂教学的设计思路，教材内容的适当调整，教学手段的多样化等方面体现了特色创新教育、体现了素质教育，在教学过程中从多个角度渗透德育教育； 4、在课堂中，可以感受到学生辩论的激情，正反方都踊跃表达自己的观点。同时，也能了解学生的思维与知识面与老师不同的地方，在整个辩论过程中，老师也了解了不少关于转基因生物与食品出现是利大于弊，还是弊大于利的知识，增长了见识，更进一步了解了转基因生物和转基因食品的安全性问题，课堂要组织有序，紧张活泼，有张有弛，能够做到教学相长、师生受益，教学效果较显著。
题目：基因工程的现状与发展趋势专业：13食品科学与工程 学号：132701105 姓名：盛英奇 日期：2015/7/1
【摘要】从20世纪70 年代初发展起来的基因工程技术，经过40多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。生物学成为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。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。 【关键词】基因工程技术；应用；前景；现状 一、墓因工程的原理及研究内容 基因工程是人们在揭示生命之谜的过程中建立起来的。早在300多年前，人们就发现，世界上生物尽管种类繁多，千姿百态，但都是细胞(如肉眼看不见的细菌等微生物)或者是由细胞构成的(如现存的200多万种多细胞动植物)。人们还发现，生物有遗传和变异的特征，遗传保证了生物种类的延续不断，变异则赋予生物种的进化，保证生物种类对环境的适应。而生物的所有特性及遗传变异都是由生物体细胞内的遗传物质所决定的，这种遗传物质就是被科学家称之为脱氧核糖核酸(简称DNA)的大分子物质，一般位于生物的细胞核内。DNA是由许多核昔酸连接而成的高分子化合物，如把DNA比喻成长链条，核昔酸就是组成这链条的一个个环节。生物细胞核内的DNA分子是由两条成对的多核昔酸长链互相缠人类开始学会干预生物的变异，即通过杂交、筛选等方式改变生物物种的某些特性，使之有利于人类，如水稻、小麦等作物的育种，家禽家畜优良品系的培育等，它是通过动植物父、母本交配繁殖时，生殖细胞内DNA上相应性状基因互相间可能出现的交换来实现的，这种交换的概率是人们不能控制的，所以选种的过程较为缓慢，需几年乃至几十年的时间，而且亲缘关系相差较远的生物种之间很难杂交。而本世纪}o年代初诞生的基因工程，则是按照人类的需要，从某种生物体的基因组中，分离出带有目的基因(即所需基因)的DNA片段，运用重组DNA技术，对这些DNA片段进行体外操作，把不同来源的基因按照设计的蓝图，重新构成新的基因组(即重组体)，再将重组DNA分子插入到原先没有这类DNA 片段的受体细胞(亦称宿主细胞)的DNA上，并使其不仅能“安家落户”，而且能“传种接代”，即能准确地把该外源基因的遗传特性在新的细胞(宿主细胞)里增殖和表达出来。就像一台机器上的零部件拆下来安装到另一台机器上。在生物体中，这种生命零件就是基因。因为用的是工程技术的方法原理，故称基因工程，亦叫遗传工程。用这种方法所形成的杂种DNA分子与神话中的那种狮首、羊身、
山东农业大学 基因工程课程设计 题目： 姓名：学号： 年级：专业： 指导教师： 山东农业大学生命科学学院 二○年月日
说明 一．课程设计的目的 课程设计是培养学生综合运用所学知识与技能，初步训练学生获得分析和解决实际问题的能力的实践性教学环节之一；是生物技术专业学生在毕业论文前进行了一次综合训练。通过本课程设计培养学生运用所学知识设计课题的能力，为毕业论文的开展，及今后从事教学、科研工作打下坚实基础奠定基础。 二、课程设计的要求 1、提出与基因工程有关的课程设计题目。命题要求既有代表性，又有实际意义的。 2、设计应包括以下几个部分构成： （1）研究（或设计）的目的与意义。应说明此项研究（或设计）在生产实践 上或对某些技术进行改革带来的经济、生态与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学发展的意义。 （2）国内外同类研究（或同类设计）的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究（或设计）已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本 人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自 己对一些问题的看法。 （3）课题研究（或设计）方案：包括研究内容、研究方法和技术路线。研究 内容要重点突出；研究方法要具有科学性、先进性；技术路线要清晰。 （4）研究（设计）的预期结果和创新性。 3、格式要求 （1）表格内容，字号用小4号，中文字体用仿宋，英文字体用Times New Roman; （3）正文字数不少于4000字。
一、选题依据（拟开展研究项目的研究目的、意义）
二、文献综述内容（在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献）
基因工程的前景与应用 张峻辉 11512991104 摘要: 从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。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。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、食品、环保等许多领域。 关键词: 基因工程技术；前景；应用 一、基因工程的应用 综述基因工程技术在改善食品原料品质、改良食品工业用菌种和食品加工性能、生产酶制剂和保健食品方面的应用,同时对转基因食品及其安全性问题进行了总结归纳,最后对基因工程技术在食品中的发展前景进行展望。 以DNA重组为核心内容的基因工程技术是一种新兴的现代生物技术。利用基因工程技术不但可以提高食品的营养价值,去除食物原料中的有害成分,同时还可以通过对农作物品种改良,减少种植过程中农药、化肥等化学品的使用量。目前,经基因工程改造的产品已在农业、医药、环保等领域占据了重要的地位,特别是在农业中越来越显示了它的优越性和发展前景。 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。 由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。自从发现烟草花叶病毒(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。在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大进展。植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。 二、基因工程的前景和展望 由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。 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。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而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
基因工程的成果与发展前景 班级姓名 一、选择题 1、“工程菌”是指( ) A 人工创造的细菌 B 自然环境中的特殊细菌 C 通过基因工程，含有外源基因并得以高效表达的菌类细胞株系 D 能为人类的生物工程提供有用基因的菌类细胞株系 2、下列与基因诊断有关的一组物质是( ) A 蛋白质、核酸 B 放射性同位素、蛋白质 C 荧光分子、核酸 D 放射性同位素、糖类 3、下列关于基因治疗的说法中正确的是( ) A 工艺间单、容易操作 B 生产量大，价格较低 C 所生产的胰岛素可以口服 D 所生产的胰岛素疗效大大提高 4、下列关于基因工程的说法中，正确的是( ) A 基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的 B 目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的 C 基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状 D 只要检测出受体细胞中含有的基因，那么目的基因一定能成功进行表达 5、在基因诊断技术中所用探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是( ) A 为形成杂交DNA分子提供能量 B 引起探针DNA产生不定向的基因突变 C 作为探针DNA的示踪元素 D 增加探针DNA的分子量 6、1976年，科学家用基因工程的方法创造出一种能分解石油的“超级细菌”。下列关于此种细菌的说法中正确的是( ) A 与一般细菌相比它体积特别巨大 B 它是现在唯一能分解石油的细菌 C 它同时能分解石油中的四种烃类 D 与一般细菌相比，它繁殖速度极快 7、下列哪一组生物是通过遗传工程方法培育成功的？( ) A 向日葵豆与无籽西瓜 B 超级小鼠与克隆羊 C 超级绵羊与无籽西瓜 D 超级鱼与抗虫棉 8、下列何种技术能有效地打破物种的界限，定向地改造生物的遗传性状，培育农作物的新的优良品种。( ) A 基因工程技术 B 诱变育种技术 C 杂交育种技术 D 组织培养技术 9、1982年，美国科学家将人的生长素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠的受精卵中得到了体型巨大的“超级小鼠”。此项研究遵循的原理是( ) A DNA---RNA---蛋白质 B RNA---DNA---蛋白质 C DNA---蛋白质---RNA D RNA---蛋白质---DNA 10、科学家将DNA连接酶基因大量注入牛的受精卵细胞中，结果在该受精卵发育成雌牛后，从其乳汁中获得了大量的DNA连接酶，在该牛乳腺细胞中，与DNA连接酶的合成和分泌直接有关的细胞器是( ) A 线粒体、高尔基体 B 核糖体、高尔基体 C 核糖体、内质网 D 内质网、线粒体
国内外转基因食品的安全性评价及展望 摘要：转基因食品与普通食品的重要差异在于前者含有采用DNA重组技术导入的外源基因。近年来随着转基因作物商业化进程的加快，转基因食品的安全性引起了人们越来越多关注。本文综述了转基因食品的发展现状和类型，扼要介绍了转基因食品安全性问题以及引起的争论，并讨论了转基因食品的发展前景。 关键词：转基因食品；安全性评价；前景 用遗传工程的方法，即用一种叫做限制性内切酶充当“手术刀”，将生物细胞内的螺旋状 DNA（脱氧核糖核酸—动植物的遗传物质）分子切开，选取所需要的一段基因（生物体遗传的基本单位，存在于细胞染色体内DNA分子上），与其它相关的基因重新组合，就像电影编辑把不同的影片片断剪接在一起一样；经过重新组合的基因要借助于另外的一些方法送回生物体内发挥作用。用这种方法把一种植物、动物或微生物的基因植入到另一种植物、动物或微生物的DNA中，接受方由此而获得了一种它所不能自然拥有的由转入基因带来的新特性，所以称之为转基因植物、动物或微生物［1］。用转基因植物、动物或微生物为原料（全部或部分）生产制造的食品叫转基因食品。转基因食品（Genetically modified foods）上市已有几个年头，但最近，对其安全性的辩论愈演愈烈，闹得整个世界沸沸扬扬，各国政府也纷纷采取措施，限制转基因食品上市。而随转基因食的不断增加，其安全性也引起广泛的关注，成为科学界讨论的热点［2］。 1 转基因食品概述 1.1 转基因食品的现状 世界上第一个商品化的转基因食品是1994年美国政府批准的转基因延熟西红柿。西红柿这种既可当蔬菜又可当水果的作物，受到东西方人民的喜爱，遗憾的是它不易贮藏和运输。美国科学家首先将一种能抑制西红柿体内软化酶的基因移植到西红柿细胞内，培育成了耐贮转基因延熟西红柿，它的生长期比普通西红柿长一周，可一直长到变红至成熟，达到必要的糖分和酸度再采摘。这样西红柿可被运输到美国各地而不腐烂。现在美国是世界上最大转基因作物的生产国和出口国，大约有30多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种，包括玉米、大豆、油菜和棉花等。目前，美国有800万hm2的农田种植着转基因“Bt”玉米（Bt
基因工程论文转基因论文： 植物抗病基因工程研究进展 摘要随着植物抗病基因的分离,植物抗病机制的分子生物学和植物抗病基因工程取得了重大研究进展。该文就植物抗病基因工程的原理、目的基因、转化方法等进行综述,并对植物抗病基因工程的应用前景做了展望。 关键词植物;抗病基因;基因工程;原理;目的基因;转化方法;前景 中图分类号S432.23;Q78文献标识码A文章编号 1007-5739(2010)16-0053-02 Advancesinthe ResearchofPlant DiseaseResistanceGeneticEngineering HE Ming (Research and Development Center for Fine Chemicals of Guizhou University,Guiyang Guizhou 550025) AbstractWith the isolation of plant disease resistance genes in recent years,it made significant progress that molecular biology of plant disease resistance mechanisms and genetic engineering of plant disease resistance.The principle,targeting
genes,transformation methods and view of application prospect of plant disease resistance genetic engineering were summarized. Key words plant;disease resistance genes;genetic engineering;principle;targeting genes;transformaion methed;view of application prospect 随着世界人口的迅速增长,粮食问题已成为人类生存的关键问题。有专家预测,到2050年,全球人口总数将膨胀至90亿[1]。剧增的人口将给为人类提供粮食的农业生产带来严峻的挑战。众多学者为提高作物产量作了许多努力,也取得了很大成果。但是,长期以来,因病菌侵染而造成的作物产量损失也是巨大的。当前,防治病害的主要策略是改进栽培措施和施用化学杀菌剂。但这只能从一定程度上控制病害的流行而不能从根本上解决问题,而且化学药剂所带来的环境污染和病原抗药性生理小种的形成等问题也给病害防治造成了更大的障碍。 自上世纪90年代以来,分子生物学理论和技术的不断发展完善,使人们能够从分子水平上研究植物与病原菌的相互作用机制,植物基因工程的兴起更是为病害的控制提供了更广泛的选择余地。基因工程被认为是一项能为人类提供以食用动物为基础的健康和充足粮食途径的关键技术,在应用中扮演着重要角色。在植物抗病基因工程的研究历程中,以植物抗病毒基因工程开展最早[2],发展也最为迅速,部分
基因工程技术的应用现状 摘要：基因工程作为一门理论性与实践性较强的学科,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。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于农业、医学、食品工业等。本文就基因工程的应用现状综合阐述。 关键词：基因工程应用现状 前言： 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20 世纪70 年代初兴起的技术科学, 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。这种跨越天然物种屏障, 把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力, 是基因工程技术区别于其他技术的根本特征。 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.基因工程的应用现状
（一）基因工程的定义、诞生及重大发现 基因工程是利用人工的方法将DNA在体外进行切割，再和一定的载体拼接重组，获得重组的DNA分子，然后导入宿主细胞或者个体，使受体生物的遗传特性得到修饰或改变的过程。 基因工程的正式诞生是以斯坦福大学的Cohen等人于1973年建立的基因工程的基本模式为标志。Cohen的实验向人们证实，基因工程很容易打破不同的物种之间的界限，可以依据人们的目的和意愿定向地改造生物的遗传特性，甚至创造新的生命类型，因此把这一年定为基因工程诞生元年。基因工程得以诞生完全依赖于分子生物学、分子遗传学、微生物学等多学科研究的一系列重大突破，概括起来，从20世纪40年代开始，在现代分子生物学研究领域中，理论上的三大发现和技术上的三大发现对基因工程的诞生起到了决定性作用。 基因工程理论上的三大发现： （1）1928年，英国医生格里菲斯发现了生物主要的遗传物质是DNA （2）1953年，沃森和克里克明确了DNA的双螺旋结构和半保留复制的机制 （3）1961年，以莱文伯格为代表的一批科学家，经过大量的实验，1966年全部破译了64个密码，编排了一本遗传密码字典。 基因工程技术上的三大发现： （1）DNA分子的体外切割和连接。 （2）利用载体携带DNA片段 （3）大肠埃希菌转化体系的建立 （二）园艺基因工程的介绍 园艺基因工程具有的特点：1、植物细胞具有全能性2、园艺植物遗传资源丰富3、植物细胞具有细胞壁4、染色体基因组庞大而且往往是多倍体。 园艺基因工程主要包括：目的基因的克隆、表达载体的构建、目的基因的植物细胞的遗传转化、细胞培养及蜘蛛再生、转化植株的筛选与鉴定等。 园艺基因工程的研究与发展的领域：1、花卉基因工程2、果树基因工程3、蔬菜基因工程4、药用植物基因工程 -----------------------文献 （三）基因工程在农业中应用实例 随着人口的不断增加，在世界上不少地方视频的供给都成了大问题。生物工程技术的应用为最终解决了这一问题提供了有效的途径。科学家利用基因工程可培育出具备抗寒、抗旱、抗盐碱、抗病等特性的品种，使得适合农作物生长的范围大大增加。 （１）提高植物固氮能力和光合效率 科学家发现了一种与合成脯氨酸有关的基因，将其转入固氮菌后，后者获得了即固氮又抗盐的能力，从而有助于植物的生长。植物光合作用效率的高低决定了其产量的多少，英国剑桥的植物育种所研究了如何转移叶绿体基因，将其中的高光效基因转移到另一种品种中去，以增强其光和效率，从而能产生更多的粮食。根瘤菌可帮助豆科植物固定、吸收和利用空气中游离的氮，科学家们曾把肺炎克氏杆菌的孤单基因转入大肠杆菌，是大肠杆菌也能直接利用空气中的氮。日本已成功将固氮基因转入到水稻根系微生物中，这种微生物可向水稻提供1/5的需氮量，因而可减少氮肥的使用量。 （２）提高粮食蛋白质含量 应用基因工程技术还可以使粮食中的蛋白质含量提高。美国威斯康星大学的研究人员从菜豆中提取了储藏蛋白质基因，并将其转移到向日葵中后，表达了该基因美国明尼苏达大学也进行了类似的研究，他们把玉米醇溶蛋白基因转移到了向日葵根部的细胞中。这些实验
青岛农业大学 动物基因工程课程论文 题目：转基因动物生物反应器的构建及应用 姓名： 学院：动物科技学院 专业： 班级： 学号： 任课教师：闵令江 二〇一一年十月二十三日
转基因动物反应器的构建与应用 兽医专业刘朝霞 任课教师指导老师：闵令江 摘要:21世纪是生命科学突飞猛进的时代,生命科学在人类生活中占有极为重要的位置。一是生命科学的发展促进了其他学科的发展;二是生命科学发展带动的产业将推动世纪经济的发展近年来生物学和分子生物学取得的显著进展终于使这种幻想成为现实。基因工程应用技术之一的基因重组，可用于对不同生物遗传物质的体外人工剪切、组合、拼接，使遗传物质重新组合，然后，通过载体，如微生物、病毒等转入微生物或细胞内，进行"无性繁殖"，并使所需基因在细胞内表达出来，产生人类所需的物质或创造新的物种。根据目的蛋白表达部位的不同可分为乳腺生物反应器、血液生物反应器、卵生物反应器、尿生物反应器、精囊腺生物反应器、唾液腺生物反应器等。 关键词：转基因分子生物学生物反应器
Transfers animals biological reactor construction and application Student maioring in:Veterinary professional name:liuzhaoxia Tutor name:minlingjiang Abstract：21 century is the life science by leaps and bounds times, life science in human life has very important position. One is the development of life science promoted the development of other disciplines; 2 it is life science development of industry will push to drive the development of the economy of the century in recent years in biology and molecular biology significant progress finally make this fantasy become a reality. Genetic engineering application of the technology of genetic restructuring, which can be used on different biological genetic material of in vitro artificial shear, combined, joining together, make new combination of genetic material, and then, through the carrier, such as microorganisms, virus into the microbial or within cells, for "asexual reproduction", and make required in a cell gene expression, produce human needs corporeal or create new species.According to the purpose of protein expression can be divided into different parts of the mammary gland bioreactor, blood bioreactor, eggs bioreactor, urine biological reactor, the seminal vesicle gland bioreactor, salivary gland bioreactor, etc. Keywords: Genetically modified Molecular biology Biological reactor