淺析基因工程及其應用

陳倩

【摘 要】基因工程是在分子生物學和分子遺傳學綜合發展基礎上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術科學。基因工程是一項很精密的尖端生物技術，可以把某一生物的基因轉殖送入另一種細胞中，甚至可把細菌、動植物的基因互換。當某一基因進入另一種細胞，就會改變這個細胞的某種功能。這項工程創造出原本自然界不存在的重組基因。它不僅為醫藥界帶來新希望，在農業上提高產量改良作物，并且對環境污染、能源危機提供解決之道。基因工程的發展現狀和前景如何，而又有哪些利弊呢？

【關鍵詞】基因工程 發展現狀 發展前景 基因工程利弊

【中圖分類號】R318 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）32-0052-02

一、基因工程

（一）基因工程的概念及發展

1.概念

基因工程又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品。

2.發展

生物學家于20 世紀50 年代發現了DNA 的雙螺旋結構，從微觀層面更進一步認識了人類及其他生物遺傳的物質載體，這是人類在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后，科學家開始破譯生物遺傳基因的遺傳密碼，簡單地說，就是將控制生物遺傳特征的每一種基因的核苷酸排列順序弄清楚。在搞清楚某些單個基因的核苷酸排列順序基礎上，進而進行有計劃、大規模地對人類、水稻等重要生物體的全部基因圖譜進行測序和詮釋。

（二）基因工程的發展現狀及前景

1.發展現狀

（1）基因工程應用于農業方面。運用基因工程方法，把負責特定的基因轉入農作物中去，構建轉基因植物，有抗病蟲害，抗逆，保鮮，高產，高質的優點。

下面列舉幾個代表性方法。

①增加農作物產品營養價值如：增加種子、塊莖蛋白質含量，改變植物蛋白必需氨基酸比例等。

②提高農作物抗逆性能如：抗病蟲害、抗旱、抗澇、抗除草劑等性能。

③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物轉變為能同根瘤菌共生，或具固氮能力，將代替無數個氮肥廠。

④增加植物次生代謝產物產率。植物次生代謝產物構成全世界藥物原料的 25% ，如治療瘧疾的奎寧、治療白血病的長春新堿、治療高血壓的東莨菪堿、作為麻醉劑的嗎啡等。

⑤運用轉基因動物技術，可培育畜牧業新品種。

二、基因工程應用于醫藥方面

目前，以基因工程藥物為主導的基因工程應用產業已成為全球發展最快產業之一，前景廣闊。基因工程藥物主要包括細胞因子、抗體、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。對預防人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內的各種傳染病、類風濕疾病等有重要作用。我們最為熟悉的干擾素（IFN）就是一類利用基因工程技術研制成的多功能細胞因子，在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發性硬化癥和類風濕關節炎等多種疾病。 并且應用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中試，并進入臨床驗證階段；專門用于治療腫瘤的“腫瘤基因導彈”也將在不久完成研制，它可有目的地尋找并殺死腫瘤，將使癌癥的治愈成為可能。

三、基因工程應用于環保方面

工業發展以及其它人為因素造成的環境污染已遠遠超出了自然界微生物的凈化能力，基因工程技術可提高微生物凈化環境的能力。美國利用DNA 重組技術把降解芳烴、萜烴、多環芳烴、脂肪烴的4 種菌體基因鏈接，轉移到某一菌體中構建出可同時降解4 種有機物的“超級細菌”，用之清除石油污染，在數小時內可將水上浮油中的2/3 烴類降解完，而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期問世的DNA 改組技術可以創新基因，并賦予表達產物以新的功能，創造出全新的微生物，如可將降解某一污染物的不同細菌的基因通過PCR 技術全部克隆出來，再利用基因重組技術在體外加工重組，最后導入合適的載體，就有可能產生一種或幾種具有非凡降解能力的超級菌株，從而大大地提高降解效率。

（一）發展前景

基因工程應用重組DNA 技術培育具有改良性狀的糧食作物的工作已初見成效。重組DNA 技術的一個顯著特點是，它注往可以使一個生物獲得與之固有性狀完全無關的新功能，從而引起生物技術學發生革命性的變革，使人們可以在大量擴增的細胞中生產哺乳動物的蛋白質，其意義無疑是相當重大的。將控制這些藥物合成的目的基因克隆出來，轉移到大腸桿菌或其它生物體內進行有效的表達，于是就可以方便地提取到大量的有用藥物。目前在這個領域中已經取得了許多成功的事例，其中最突出的要數重組胰島素的生產。 重組DNA 技術還有力地促進了醫學科學研究的發展。它的影響所及有疾病的臨床診斷、遺傳病的基因治療、新型疫苗的研制以及癌癥和艾滋病的研究等諸多科學，并且均已取得了相當的成就。

（二）基因工程的利與弊

1.基因工程的利

遺傳疾病乃是由于父或母帶有錯誤的基因。基因篩檢法可以快速診斷基因密碼的錯誤；基因治療法則是用基因工程技術來治療這類疾病。產前基因篩檢可以診斷胎兒是否帶有遺傳疾病，這種篩檢法甚至可以診斷試管內受精的胚胎，早至只有兩天大，尚在八個細胞階段的試管胚胎。做法是將其中之一個細胞取出，抽取DNA，偵測其基因是否正常，再決定是否把此胚胎植入母親的子宮發育。胎兒性別同時也可測知。 基因篩檢并不改變人的遺傳組成，但基因治療則會。目前全世界正重視發展永續性農業，希望農業除了具有經濟效益，還要生生不息，不破壞生態環境。基因工程正可幫忙解決這類問題。基因工程可以改良農糧作物的營養成分或增強抗病抗蟲特性。可以增加畜禽類的生長速率、牛羊的泌乳量、改良肉質及脂肪含量等。

2.基因工程的弊

廣泛的基因篩檢將會引起一連串的社會問題。雖然基因篩檢可幫助醫生更早期更有效地治療病人，但可能妨礙他的未來生活就業。基因工程會產生“殺蟲劑”的作物，也可能對大環境有害，它們或許會殺死不可預期的益蟲，影響昆蟲生態的平衡。轉基因食品不同于相同生物來源之傳統食品，遺傳性狀的改變，將可能影響細胞內之蛋白質組成，進而造成成份濃度變化或新的代謝物生成，其結果可能導致有毒物質產生或引起人的過敏癥狀，甚至有人懷疑基因會在人體內發生轉移，造成難以想象的后果。轉基因食品潛在危害包括：食物內所產生的新毒素和過敏原；不自然食物所引起其它損害健康的影響；應用在農作物上的化學藥品增加水和食物的污染；抗除草劑的雜草會產生；疾病的散播跨越物種障礙；農作物的生物多樣化的損失；生態平衡的干擾。

四、結束語

隨著社會科技的進步，基因工程的發展將成為必然。盡管它會給我們帶來一些危害但是仍然為我們帶來了很多好處。不僅為我們提供了新的能源而且促進了各國的經濟的發展，所以在我們發展基因工程的同時應該盡力避免一些危害，而讓有利的方面盡可能應用。