分子生物学

基因工程简述及其应用前景
【摘要】21世纪必将是生命科学的世纪，神奇的生命世界已经成为人类研究的重要领域。

作为生命科学技术的精华，基因工程技术已经得到了很大的发展。

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。

基因工程内容丰富,涉及面广,实用性强，它通过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，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。

【关键词】基因工程；简述；现状；应用；前景
一.基因工程
1.基因工程的概念：基因工程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。

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。

二.基因工程的广泛应用
1.基因工程在农业上的应用
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。

在抗除草剂基因工程方面，利用基因工程技术, 将能抵抗除草剂的基因转移到植物中, 获得抗除草剂的植物, 如美国将除草剂草甘磷的靶酶( EPSPS) cDNA 克隆转入油菜,。

目前, 已获得的抗除草剂作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20 多种。

转基因作物作为基因工程在农业另一方面的应用，通过增加作物的抗虫能力、耐高寒、抗高温、耐盐碱、抗倒伏、抗除草剂的能力等，来提高单位面积的产量，从而解决日益膨胀的地球人的吃饭问题。

同时，转基因作物还可以增加食物的种类，改进食品的营养、味道和外观，延长货架期等等。

因此，通过转基因所生产的作物，能极大地满足人们日益增长的物质需要，丰富了生物品种的多样性，从而会创造出巨大的经济效益和社会效益。

例如，普通西红柿在收获和运输过程中很容易发生软化而腐烂，研究发现这种软化过程受一种酶控制。

科学家按照该酶的基因序列设计出它的反义RNA基因，并转入西红柿，从而抑制了这种酶的软化作用，使西红柿的成熟过程延缓，有利于运输和保存。

另一方面，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。

故而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，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。

动物基因工程研究主要集中在改良家畜、家禽的经济性状和通过转基因动物进行药物或蛋白质的生产等方面, 目前已取得了显著的成就, 先后培育出转基因猪、羊、牛和鱼等, 另一种转基因猪是带有人体基因的猪, 这种转基因猪客望能解决人体移植动物器官的遗体排斥问题。

随着动物基因工程技术的逐渐成熟和转人体血红蛋白的基因猪、转人体血清蛋白的基因山羊等的问世, 不仅能生产出大量人类所需的血红蛋白、白蛋白等药物而且为动物育种开辟了一条全新的途径。

2.基因工程在医疗领域的应用
随着人类对基因研究的不断深入，分子医学的新时代已经开始显现基因工程已经开始在医疗方面做出了很大贡献。

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。

基因诊断也是基因工程技术在医学上的一项重要应用。

它是指用基因工程的技术方法，将正常的基因转入病患者的细胞中，以取代病变基因，从而表达所缺乏的产物，或者通过关闭或降低异常表达的基因等途径，达到治疗某些遗传病的目的。

除基因工程药物和基因诊断之外，人们还正设法通过基因工程技术来改造一些动物（如猪）的器官，使其不被人体排斥，以便用于移植。

目前，许多需要进行器官移植的病人在排队等待器官时丧失了生命，而且费用昂贵，基因工程器官若能成功的话，将给这些患者带来福音。

现在科学家们的研究已经取得令人欣喜的成绩。

3. 基因工程对社会科学发展的影响
基因工程与通常的研究计划不同，后者似乎仅在应用时才发现与价值问题有关，而基因工程本身就与许多价值问题纠缠在一起。

因此，人类基因组计划包含着一个子计划，称为人类基因组计划的伦理、法律和社会影响（ELSI）。

基因工程为社会科学发展提出新课题。

基因工程的发展使得原有的伦理道德规范受到冲击，基因工程的生命伦理、生态伦理、基因工程中人的权利问题成为伦理学研究的新领域。

基因工程技术的广泛应用，让人们看到了无限广阔的发展前景。

然而，历史和现实表明，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在对社会或人类带来财富和幸福的同时，也会给社会、人类带来或多或少的危害，基因工程也不例外。

三.基因工程的发展前景
基因工程技术刚刚登上历史舞台，就已经展示了它无限广阔的应用前景，它将给人类创造巨大的物质财富，带来丰富的利润。

然而，我们也必须有足够的警惕，谨防它破坏生命，给人类和社会造成极大的灾难。

因此，人类的任务不仅在于进行基因研究、开发和成果应用，也在于如何用伦理、法律法规研究其成果的应用，以保证基因工程技术朝着有利于人类和社会进步的方向健康发展，相信基因工程技术必将对人类的发展做出其应有的贡献。

参考文献：[1] 方鹏.基因工程应用简述[ J] .辽宁师专学报.2004.6(2): 29- 30.
[2]刘祥林聂刘旺基因工程科学出版社2005
[3]楼士林，杨盛昌，龙敏南，等。

基因工程[M]。

北京：科学出版社，2002。

[4]朱玉贤《现代分子生物学》（第3版）
[5] 陈渝军, 林晶. 基因工程技术在医药卫生领域的应用及发展. 药品评价,2005, 2( 2) : 144- 145.
[6] 李尉民, 乐宁, 夏红民.转基因生物及其产品的风险与管理.生物技术通报.2000(4)41- 44.
[7] 朱宝泉. 基因工程技术在医学工业中的应用及进展[ J] . 中国医药工业志.1997.28(2): 56- 58.
[8] 路正兵, 夏颖.基因工程在疾病防治及药物研制上的应用[ J] .安徽预防医学杂志.2000.6(5): 398- 400.。