基因工程的现状与发展趋势样本

题目：基因工程现状与发展趋势

专业： 13食品科学与工程

学号：

姓名： 盛英奇

日期： /7/1

【摘要】 从20世纪70 年代初发展起来基因工程技术，通过40近年来进步与发展，已成为生物技术核心内容。生物学成为21世纪最重要学科，基因工程及有关领域产业将成为21世纪主导产业之一。基因工程研 究和应用范畴涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域 。

【核心词】 基因工程技术；应用；前景；现状

一、墓因工程原理及研究内容

基因工程是人们在揭示生命之谜过程中建立起来。早在300近年前，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(如肉眼看不见细菌等微生物)或者是由细胞构成(如现存200多万种多细胞动植物)。人们还发现，生物有遗传和变异特性，遗传保证了生物种类延续不断，变异则赋予生物种进化，保证生物种类对环境适应。而生物所有特性及遗传变异都是由生物体细胞内遗传物质所决定，这种遗传物质就是被科学家称之为脱氧核糖核酸(简称DNA)大分子物质，普通位于生物细胞核内。DNA是由许多核昔酸连接而成高分子化合物，如把DNA比喻成长链条，核昔酸就是构成这链条一种个环节。生物细胞核内DNA分子是由两条成对多核昔酸长链互相缠人类开始学会干预生物变异，即通过杂交、筛选等方式变化生物物种某些特性，使之有助于人类，如水稻、小麦等作物育种，家禽家畜优良品系哺育等，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也许浮现互换来实现，这种互换概率是人们不能控制，因此选种过程较为缓慢，需几年乃至几十年时间，并且亲缘关系相差较远生物种之间很难杂交。而本世纪}o年代初诞生基因工程，则是按照人类需要，从某种生物体基因组中，分离出带有目基因(即所需基因)DNA片段，运用重组DNA技术，对这些DNA片段进行体外操作，把不同来源基因按照设计蓝图，重新构成新基因组(即重组体)，再将重组DNA分子插入到原先没有此类DNA片段受体细胞(亦称宿主细胞)DNA上，并使其不但能“安家落户”，并且能“传种接代”，即能精确地把该外源基因遗传特性在新细胞(宿主细胞)里增殖和表达出来。就像一台机器上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。由于用是工程技术办法原理，故称基因工程，亦叫遗传工程。用这种办法所形成杂种DNA分子与神话中那种狮首、羊身、蛇尾怪物颇为相似。

由于细胞很小，DNA分子更小，肉眼主线不也许看见，也无法用手或机械

工具操作，为此科学家创造了许多特殊技术和工具，尚有操作办法和程序，这

些都是基因再程研究内容，这些工作都非常复杂而艰巨。

二、基因工程应用于植物方面

农业领域是当前转基因技术应用最为广泛领域之一。 农作物生物技术目是提高作物产量，改进品质，增强作物抗逆性、抗病虫害能力。基因工程在这些领域已获得了令人瞩目成就。由于植物病毒分子生物学发展，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)外壳蛋白基因导人烟草中， 在转基因植株上明显延 迟发病时间或减轻病害症状，通过导人植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒能力，已用各种植物病毒进行了实验。在运用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病抗性方面，也已获得很大进展。植物对逆境抗性始终是植物生物学 家关怀问题。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、耐旱和耐冷转基因作物新品种 (系)也已获得成功。植物抗寒性对其生长发育尤为重要。科学家发现极地鱼体 内有某些特殊蛋白可以抑制冰晶

增长， 从而免受低温冻害并正常地生活在寒冷极地中。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 ，当前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。 随着生活水平提高，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，运用基因工程可以有效地改进植物品质，并且越来越多基因工程植物进入了商品化生产领域，近几年运用基因工程改良作物品质也获得了不少进展，如美国国际植物研究所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， 哺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普遍欢迎。在花色、花香、花姿等性状改良上也作了大量研究。此外，大豆转基因技术应用领域十分广泛,重要应用在抗除草剂改良大豆品质抗病虫及抗逆境等方面。从1981年Whitely克隆了Bt(苏云金芽孢杆菌)毒白基因 crylA(b)以来，人们已从Bt中克隆出50各种毒素基因Benedict 等。以为虽 Bt 基因已转到大豆植物中，但表达量低抗虫效果不抱负。从植物中分离出昆虫蛋白酶抑制基因，广泛应用是豆胰蛋白酶抑制剂基因(CpTi))。对于许多给农业生产导致重大经济损失害虫都具备抗性，由于

CpTi 作用部位是酶活中心，因此CpTi所介导抗性是比较稳定Parrott[4]。报道已将 CpTi 转入大豆携有 CpTi 抗虫基因愈伤组织，已获得正进一步鉴定雷勃钧等[5]应用花粉管通道法将种内种间属间外源总 DNA 成功导入受体大豆植株并获得某些有价值遗传变异徐香玲等[6]用质粒做介导已将 PKT54B7C5质粒上Btk-内毒素蛋白基因导入东北大豆黑农37黑农39等品种大豆抗虫基因已获得某些可喜进展抗除草剂大豆已被美国批准进入市场近年来转基因大豆层出不穷转基因大豆面积在全球转基因作物面积中高居榜首。当前大豆基因组研究突飞猛进随着更高信息量分子标记技术应用和发展基因组内缺少大量遗传多态性限制将被克服大量基因及各种性状 QTLs 准拟定位将分子标记辅助育种推向应用基因克隆也已实行对于转基因作物对人及动物带来毒副作用国内已建立了对转基因作物进行安全性评价专门机构 —— 农业生物基因工程安全委员会并颁布了有关管理条例使转基因作物安全管理制度化在饱和遗传图谱和分子标记基本上,特别是 QTLs 分了标记基因定位,使操作单个 QTL 成为也许育种者可从单个主基因或单个 QTL 直接选取许多抗性基因被克隆转基因大豆数量也逐年增多，年占主导地位转基因大豆为全球转基因作物 58%且均为抗除草剂大豆转基因大豆在

年达到 2580 万公顷种植面积位居各类转基因作物之首[25]油分含量高蛋白含量高品质好营养丰富抗性强等性状将是大豆转基因研究方向因而转基因研究应从单基因转化面向量基因转化向发展国内应加强国际间合伙,充分运用国内资源优势,充分运用既有成果，用不同分子标记来实现咱们自己研究目运用分子标记,研究大豆遗传多样性,为大豆种质资源收集保存和运用,为亲本选取大豆类群划分和组建提供根据用分子标记分析育成品系用分子标记加速哺育优质大豆种子近等基因系使基因工程更好地服务于大豆遗传育种工作将基因工程与常规育种办法结合起来,可以精确地鉴定基因型可以先用常规办法把各种抗性基因组装在一起,然后运用分子标记技术迅速精确地鉴定出多抗性基因型可见应用基因工程技术与常规育种办法紧密结合是大豆育种一种突破方向而实现种间属间甚至动植物间基因流动是另一种突破方。

三、基因工程应用于医药方面

国内基因工程制药产业起步于八十年 代后期。在各级政府注重支持和公司积极参加下，国内基因工程药物发展十分迅猛。从1989年批准第一种基 因工程药物：基因重组人干扰素alb(外用 )开始， 我 国基 因工程制药产业实现了零突破，并迅速发展壮大。据不完全记录，至1998年终，全国涉及基因工程技术单位接近100家，其中已申报基因工程药物并在关于部门登记立项 单位约为60余家，已获得基因工 程药物或疫苗试生产或正式生产文号单位有30余家。全国已批准上市基因工程药物和疫苗产品共计15种，尚有近百种医药生物技术产品正在进行临床或临床前研究开发。1998年全国整个基因工程 制药产业销售额已达到7.2亿元人民币，1996年～1998年年增长率达到80％。预测国内基因工程药物销售额将达到22.8亿元。当前，以基因工程药物为主导基因工程应用产业已成为全球发展最快产业之一，发展前景非常辽阔。基因工程药物重要涉及细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对防止人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、涉及艾滋病在内各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在诸多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了老式化学药物难以达到作用。咱们最为熟悉干扰素(IFN)西还是新生事物，需要实践慢慢地检查。转基因生物和常规 繁殖生长品种同样，是在原有品种基本上对其某些性状进行修饰或增长新性状，或消除本来不利性状，但常规育种是通过自然选取，并且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被裁减掉。而转基因生物远远超过了近缘范畴，人们对也许浮现新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺少知识和经验， 按当前科学水平还不能完全精准地预测。 因此，咱们要在抓住机遇，大力发展基因工程技术同步，需要严格管理，充分注重转基因生物安全性。在将来十年内，国内发展基因工程药物思路应是：精确把握国际生物技术发展趋势。结合国内实际状况，充分发挥国内基因工程药物方面优势，重点发展重大核心技术创新、引进和已有技术集成应用，采用 “立足创新，创引结合，集成应用。需求导向，产学研三结合，优势互补，重点突破”发展战略。战略目的是增强国内基因工程药物创新能力和国际竞争力，使 国内基因工程药物不但要占领国内市场，还要在国际市场上有所突破，在将来十年内大力提高国内基因工程技术研究开发整体水平，促使基因工程制药产业成为整个制药产业新经济增 长点。

四、基因工程应用于化工方面

以基因工程为核心生物技术在化工领域应用研究也获得很大成绩，如研究用酶工程技术生产丙烯酞胺、环氧丙烷等基本化工产品，以便将化学法生产这些产品高温高压环境变化为生物办法常温常压环境。当前，应用微生物生产丙烯酞胺技术已经研究成功，正进行产业化开发。用基因工程技术生产工业酶制剂还可用于寻常生活和工业生产，如洗涤用脂肪酶、纤维素酶和蛋白酶，造纸用脂肪酶，纺织用淀粉酶等都已投放市场。

此外，某些先进国家还把基因工程作为开发信息技术新办法，使基因工程跟微电子技术攀亲，形成崭新生物电子技术，它是运用基因重组技术原理，通过电子计算机设计出能进行信息解决微型高分子元件(也叫生物集成块)，从而运用蛋白质生产一种只有细胞那么大小生物电子计算机，现美国科学家已经研制成功生物集成块，并获得专利。此类办法还涉及生物传感器研究等。

五、基因工程应用于食品工业方面 酶是生物细胞产生有催化活性蛋白质，它参加生物体内各种化学变化。动物、植物、微生物都可作为酶来源。由于酶具备专一性强，催化效率高，作用条件温和等特点。酶应用可增长产量，提高质量，减少原材料和能源消耗，改进劳动条件，减少成本，甚至可以生产出其她办法难以得到产品，增进新产品、新技术和新工艺兴起和发展。可运用基因工程技术哺育出新酿酒酵母菌株，用以改进老式酿酒工艺。经基因操作改造后酵母还可生产出高产量具所有天然活性凝乳酶，这种酶用于干酪生产。它与从哺乳小牛胃中提取老式办法相比，不但产量高，还可大大节约成本。应用基因工程还可以生产出新型蛋白质，如制造面包用淀粉酶、酿造用乙酞乳酸脱氢酶等。