基因工程初探

李謹

摘要 基因工程作為20世紀生命科學領域最偉大的成就，促進了社會經濟的發展，滿足了人們各方面的生活需求。本文主要對基因工程內容進行概述，并探索基因工程在各個領域的應用分析。

關鍵詞 基因工程；科學探索

中圖分類號G2 文獻標識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0013—01

隨著科學技術、經濟的迅速發展，基因工程技術在農業、工業、醫藥、能源等領域應用越來越廣，用途越來越大，地位日益提高，且作為一門新興生物學科，通過學習使學生對于基因工程的基本概念以及其探索應用領域等方面都有了一個詳細的了解，對于提高學生知識水平、綜合素質有著至關重要的作用。

1基因工程概述

1.1基因工程概念及其特征

基因工程又可以稱為DNA重組技術，是根據人們各方面的需求意愿，提取出來一種生物的某種基因，并對其進行改造和重新組合，最后將其轉移到另外一種生物的細胞里，從而改變了生物原有的遺傳性狀，創造出了人們所需要的新品種。

基因工程有2個重要特征，第一是廣泛性，可以實現人們把任何生物的基因轉移到毫無關系的任意其他受體細胞中的愿望，生物的遺傳特性被改變并且創造出了新的生物性狀；第二就是可復制性，一些DNA可以在受體細胞內進行復制，使大量純化的DNA片段準備成為可能，有利于加深對分子生物學的研究領域。

1.2基因操作基本工具

基本工具主要有3種：第1種為基因的剪刀“限制性核酸內切酶”即“分子手術刀”它主要是從原核生物鐘分離出來，存在于微生物體內，其具有的特定性表現在只能辨別指定的核苷酸序列并且在指定的地方進行分割DNA分子活動，分割后的末端產生了粘性平端和平末端兩種表現形式；第2種是基因的針線“DNA連接酶”即“分子縫合針”，其種類分為粘性末端、粘性末端和平末端。它可以把粘性末端之間的縫隙縫合起來從而形成一個重組的DNA分子；第3種是基因的運輸工具“運載體”即“分子運輸車”，具備自我復制、多個限制酶切點、有標記基因、對受體細胞無傷害的4個條件，目的就是將基因送入到受體細胞內，常見的種類有質粒、噬菌體等。

1.3基因工程基本操作步驟

基因工程的基本操作步驟主要有以下4步：第一，合理獲得目的基因。一般是通過采用CDNA文庫法、人工合成法、基因文庫法等途徑辦法來完成編碼蛋白質結構基因的獲取，并通過PCR技術達到擴增目的基因的效果，其中PCR技術就是指遵循DNA復制原理，在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。第二，基因工程的核心內容即建立基因表達載體。其目的主要是為了使受體細胞中的目的基因的存在保持穩定并良好地遺傳給后代，同時保證目的基因的功能得到最有效最大的發揮。目的基因、標記基因、啟動子以及終止子四者共同構成了基因表達載體。第三，將目的基因植入進受體細胞內。其通常是指將目的基因導入到受體細胞中，并保持穩定和表達的一個操作過程。一般來說導入動物細胞和植物細胞、微生物方法各異。第四，目的基因的檢測和鑒定。該步驟的主要目的就是檢查轉基因生物的染色體是否合理地插入了目的基因，同時目的基因是否已經翻譯成了蛋白質，完成了轉錄。其檢測辦法一般有分子雜交技術等。鑒定就是指對生物進行個體水平的鑒定，例如鑒定轉基因抗蟲植物是否表現抗蟲性狀。

2基因工程的探索應用

2.1基因工程在農業方面的應用

目前，基因工程在農業領域方面的應用較為廣泛，其主要就是為了提高農作物抗病蟲害的能力，改善農作物的品質，增加產量，在這些領域，基因工程已經取得了引入注目的成績。首先是植物抗病基因工程，其隨著迅速發展的植物病毒分子生物學也得到了全面開展應用，例如：或者中科院通過把抗病毒基因植入到水稻的細胞里的方法，從而使得培育出來的水稻也就有一定的抗病蟲害的能力。其次基因工程技術通過采用特異性啟動子與RNA酶基因構建嵌合基因的途徑，使植物雄系不育性成為了可能，其成功應用于小麥、油菜和果樹等。同時為農業創造了高質高產的新品種。最后隨著人們生活水平的提高以及對農產品的口味、口感的要求也越來越高，改善植物品質的基因工程也慢慢被應用到農產品中，其主要是通過基因轉移來達到改變植物中氨基酸或者脂肪含量等品質特性的目的。例如：將水仙花的2個基因和一種細菌的一個基因共同植入到水稻中，從而形成水稻的一種新品種，這種新水稻富含鐵鋅元素，并將其轉化成維生素A的胡蘿卜素，防止貧血和缺少維生素A，最后大米呈現金黃色，成為了“金米”或者是根據國外的相關研究，為了使普通的小麥富含更多的高分子量的面筋蛋白質，從而將其基因轉移到普通小麥里，從而改善小麥基因，使小麥更具彈性。

2.2基因工程在醫學方面的應用

現今，基因工程在醫學方面的應用最為活躍，其在新藥物研制、疾病診斷以及治療方面都有著不可忽視的作用。以基因工程藥物為主導的基因工程的應用產業在全球發展迅速、前景良好開闊，目前利用基因工程生產的藥物主要包括疫苗、抗體、激素、寡核苷酸藥物等，已經被用來治療和預防各種疾病。例如基因工程乙型肝炎疫苗。基因工程藥物能改善傳統化學藥物供應不足、副作用較大、缺乏安全性等問題。其次基因工程在疾病診斷應用領域也不斷拓寬。基因診斷技術是20世紀70年代簡悅威在貧血臨床治療中取得的研究成果，基因診斷常用的方法有DNA分子雜交、檢測基因的缺失等。例如一些遺傳病癥通常就與基因的突變有關，在臨床上，就可以通過基因診斷技術對遺傳病癥或者癌癥等進行檢測。并且隨著多聚酶鏈式反應技術發明，基因診斷方法也越來越簡單方便，不采用DNA分子雜交方法，直接從擴增的DNA分子做酶切分析，甚至有些不需要做酶切分析而直接根據擴增的長度來達到疾病診斷的目的。

2.3基因工程在環保方面的應用

隨著工業經濟的發展，我國國內環境狀況嚴峻，石油污染、水污染、農藥污染、氣候變暖等問題已經成為了社會日益關注的焦點。例如美國通過采取DNA重組技術將降解芳烴、萜烴、多環芳烴、脂肪烴的4種菌體基因有效鏈接起來，并轉移到某一種菌體中從而產生同時降解這4種有機物的超級細菌從而達到清楚油污染的作用。基因工程技術同樣可以用于降解農藥，轉基因作物的出現有利于減少農藥對環境的不利影響，并根據中科院研究所研制出為了降解農藥并帶有自殺控制功能的一種細菌即“環境安全型基因工程菌”，其在完成降解農藥的目的任務后能夠“自殺”，從而消除基因工程菌本身對環境的影響。總之，基因工程由于其自身高技術、基本不污染環境或少污染環境的特點，對于建設生態環境以及消除環境污染有著積極重大意義。

3結論

總之，隨著基因工程領域的快速發展，其用途在很多領域都得以發揮，可以利用轉基因改良植物品質，用轉基因動物生產社會所需的新型藥物等，但是也應該認識到任何一項新興科學技術的應用，都有它好壞的兩面，同樣對于基因工程，如果我們不能科學合理地利用它，則也帶來不利的影響。例如：轉基因食品中的外源蛋白質進入人體后，就可能產生新的過敏物質，對人體產生毒性，引起人體過敏反應，從而存在危害人體健康的可能。美國某種子公司也曾經將巴西堅果中的某基因轉移到大豆中，結果造成對巴西堅果過敏的人群也存在對該大豆過敏的現象，最終該大豆種子也就沒有被政府批準進行商業化生產。因此，在實際基因技術應用中應該取長補短、違害就利并加強對基因工程應用的規范化管理，使基因工程技術能夠朝著可持續健康發展的方向。所以，我們應該與時俱進，不斷加強對基因工程知識的學習。