近代生物学发展史结课论文-基因组测序,干细胞基因工程与未来人类

基因组测序，干细胞基因工程与未来人类社会

基因组测序是对某个物种基因组核酸序列的测定，最终要确定该物种全基因组核酸的序列。

基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础， 以分子生物学和微生物学的现代方法为手段， 将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图， 在体外构建杂种DNA分子， 然后导入活细胞， 以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、 生产新产品。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。

基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。 所谓基因工程（genetic engineering)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。它是用人为的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，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。

健康一直以来就是全球问题之一，这一问题可以用从基因组学出发的健康和疾病的研究成果来改变。社会和其他的环境因素是产生这些健康状况差别的主要原因；事实上，一些人会对遗传因子是否扮演重要角色提出疑问。但是有些与疾病关联的变异在不同人种间出现的频率不同应该是导致健康状况的某些不一致的原因，所以综合考虑这些信息来预防和/或建立公共卫生战略将是有益的。我们必须研究基因组学和健康状况差异的关系，严格评价社会经济学状态、文化、辨别力、卫生行为、饮食、环境状况和遗传对其的不同影响。

在21世纪的过去现在和未来，粮食问题依然是人类社会面临的一大问题，基因工程引发了一场新的绿色革命，利用基因技术，农业的生产效率获得了全面提升。利用基因试验技术，制成与光合作用有关的增强基因，培育收获率高的农作物，成倍提高粮食产量；除农业外，畜牧业、渔业也发生了革命性变革，利用基因技术促进家畜的生长速度，并通过改变它们机体的成分，进而改变家畜的脂肪与瘦肉的比例，甚至制造携带人类基因并产生具有治疗潜力的家畜。

一、基因工程在生产实践中的应用

基因工程的一个重要目的是使外源目的基因在宿主细胞中表达，进行生物合成，以获得所需要的具有生物活性的蛋白质及多肽产物。

1、发酵工业：用大肠杆菌生物人的生长激素释放抑制因子是第一个成功的实例。这是把人工合成的基因连接到小型多拷贝质粒pBR322上，并利用乳糖操纵子β-半乳糖苷酶基因的高效率启动子，构成杂种质粒而实现的。在9升细菌培养液中这种激素的产量等于大约50万头羊的脑中提取得到的量。除此之外，胰岛素、人的生长激素、人的胸腺激素α-1、人的干扰素、牛的生长激素，都可以应用于发酵工业的生产。药物60多种。还有些很重要的基因，如纤维素酶的基因，也已在大肠杆菌中克隆和表达。利用遗传工程手段还可以提高微生物本身所产生的酶的产量。如可以把大肠杆菌连接酶的产量提高500倍。

2、转基因动植物

植物基因工程在农业中的应用发展迅速，从1996~2001年，在短短的5年中，全世界转基因作物的种植面积就增长了30倍。我国转基因作物的种植面积也迅速增长，目前已位居世界第四。主要用于提高农作物的抗逆能力，（如抗除草剂、除虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等），以及改良农作物的平治和利用植物生产药物等方面。

动物基因工程是在20世纪80年代开始发展起来的，主要用于提高动物生长速度、改善畜产品的品质、生产药物和用转基因动物作器官移植的供体。以下是几点实例：

a．豆科植物固氮的功能涉及17个基因，分属于7个操纵子，现在已能把它们全部引入酵母菌，而且能正常复制，得到基因的产物蛋白质多肽，但不具备生物活性。

b．改造玉米胚乳蛋白质而使人畜营养必须的赖氨酸和色氨酸成分增加的工作也正在着手进行。

c．1983．把豆类的蛋白质基因引入了向日葵，培育出“向日豆”。还将动物蛋白基因转移给了马铃薯，希望培育出“肉薯”。

d．第二代遗传工程：基因定位致突变。主要是用定位致变或人工合成基因的方法。通过改变编码蛋白质基因中的DNA碱基次序，以达到定向改造蛋白质的性质，或创造出完全新型的蛋白质。

二、基因组测序、干细胞基因工程在医学上的应用

1．基因治疗和基因诊断

基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗继斌的目的。如对细胞癌变原理的研究，其一个重大突破是发现了原癌基因。人体基因分离，移植以及在整体动物中的表达技术日趋成熟，使得基因治疗研究的方法渐臻完善。已有报导，用带有正常基因的无害病毒在体外导入病人的骨髓细胞;再将这种带有重组正常的骨髓细胞送回患者体内，从而治疗某些酶缺陷造成的遗传疾病。基因治疗方法还在探索之中，而现在切实可行的是限制性片断长度的多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）的应用。

(1)原理：人类基因组中很多无害的碱基变化，可以产生或失去限制性酶切位点。新的切点可使RFL缩短，而切点的失去可使RFL增大。所以不同个体间，某种酶的RFLP也就可能不同。这种改变没有表型效应，但以共显性方式遗传。

(2)mtDNA的RFLP与群体分化起源，遗传距离

(3)RFLP与侦破

(4)产前诊断。如果根据遗传方式，能够证明某种严重遗传疾病是跟某一RFLP连锁的，那么就可以利用RFLP做产前诊断。

a用cDNA探针，寻找与致病基因连锁的RFLP。

b地中海贫血的基因诊断。图11-68． 地中海贫血症是不能产生β珠蛋白的一种重症贫血，是由于β珠蛋白基因部分缺失引起的。

c苯丙酮尿证是由于苯丙氨酸羟化酶（PH）基因异常引起的。通过RFLP连锁分析，做产前诊断。

2．基因制药

基因制药不仅具有独特的优势，发展速度也很快。20世纪80年代初，第一种基因工程药物——重组人胰岛素投放市场后，利用转基因的工程菌生产的药物已有60多种，包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。20世纪90年代以来，我国

自己生产的白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等近20种基因工程药物。

三、对环境的改善

解决地球污染的最佳途径就是生命科学和基因科学。而转基因技术在成功改良动植物本身的同时，也给环境带来了潜在的好处。

木材是人们生活的重要建筑原料和造纸原料，全球每年森林砍伐的数量约3700万公顷。随着人口的增长，砍伐量还在逐年上升。然而，砍伐森林会对地球生态环境产生破坏作用。尽管许多国家和地区采取了相应的措施，如设置伐木配额，保护天然林，发展速生林等，但是由于林木成材周期相对较长，仍然不能满足市场需要。森林面积迅速减少，已经是一个全球性的严重生态问题。

以色列和美国在研发转基因白杨的试验中，发现一种纤维素捆绑基因(CBD)，将这个基因转入植物细胞后，植物的纤维素合成率、增长率得到大幅度提高，树木的生长速度也提高了50%。美国还与瑞典合作，将生命周期仅4－6周的拟南芥的叶状基因(LFY)转入欧洲山杨中，获得的转基因山杨生长更快，一年就能开花成小材，而在一般正常情况下这类树木成材需要10年或更长时间。

同时将转基因抗病虫技术应用到速生树木的培育中，则可以使林木更健康地生长，进一步保 …… 此处隐藏：2429字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……