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基因工程
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:1918    更新时间:2007/7/17
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3、基因工程

  1973年,美国斯坦福大学教授的科恩,从大肠杆菌里取出了两种不同的质粒,它们各自具有一个抗药的基因。科恩把两种质粒上不同的抗药基因"裁剪"下来,再把这两种基因"拼接"在同一个质粒中。当这种杂合质粒进入大肠杆菌体后,这些大肠杆菌就能抵抗两种药物,而且这种大肠杆菌的后代都具备双重抗菌性,拉开了基因工程时代的大幕。科恩本人也以DNA重组技术发明人的身份向美国专利局申报了世界上第一个基因工程的技术专利。


  基因工程(genetic engineering)是指在基因水平上,采用与工程设计十分类似的方法,根据人们的意愿,主要是在体外进行基因切割、拼接和重新组合,再转入生物体内,产生出人们所期望的产物,或创造出具有新的遗传特征的生物类型,并能使之稳定地遗传给后代。


  基因工程的核心技术是DNA的重组技术,重组即利用供体生物的遗传物质或人工合成的基因,经过体外或离体的限制酶切割后与适当的载体连接起来形成重组DNA分子,然后在将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物,该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。除DNA重组技术外,基因工程还应包括基因的表达技术,基因的突变技术,基因的导入技术等。


  基因工程一般分为4个步骤:一是取得符合人们要求的DNA片段,这种DNA片段被称为"目的基因";二是将目的基因与质粒或病毒DNA连接成重组DNA;三是把重组DNA引人某种细胞;四是把目的基因能表达的受体细胞挑选出来。

  基因工程已经广泛应用在医药保健、农牧业、生态环保等领域,促进了人类社会的进步和发展。

  克隆"Clone"源于希腊文"Klone",原意是用"嫩枝"或"插条"繁殖。现在指生物体通过细胞进行的无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群,简称为"无性繁殖"。 克隆技术(Cloning)则指由众多的基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择获得目的基因或细胞的技术操作。是人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破,反映了细胞核分化技术、细胞培养和控制技术的进步。

  克隆可根据其研究或操作的对象分为基因克隆、细胞克隆和个体克隆三大类。基因克隆是指在分子(DNA)水平上开展研究工作以获得大量的相同基因及其表达产物;细胞克隆则是在细胞水平上开展研究工作以获得大量相同的细胞;个体克隆则是经过一系列的操作产生一个或多个与亲代完全相同的个体,如克隆羊等。

  细胞工程是指在细胞水平上的遗传操作,即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法,快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的技术。细胞工程的优势在于避免了分离、提纯、剪切、拼接等基因操作,只需将细胞遗传物质直接转移到受体细胞中就能够形成杂交细胞,因而能够提高基因的转移效率。

  酶工程就是利用酶催化作用,通过适当的反应器工业化地生产人类所需的产品或是达到某一特殊的目的,它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一项高新技术。酶工程中开发生产的酶主要有六大类,即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、连接酶类和异构酶类。

  蛋白质工程是指通过蛋白质化学、蛋白质晶体学和动力学的研究,获取有关蛋白质物理和化学等各方面的信息,在此基础上利用生物技术手段对蛋白质的DNA编码序列进行有目的的改造并分离、纯化蛋白质,从而获取自然界没有的、具有优良性质或适用于工业生产条件的全新蛋白质的过程。


  发酵工程是生物技术实现工业化的基础,包括整个生物工艺过程。传统的发酵技术与现代生物工程中的基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程等相结合,进入到了具有高科技含量的微生物工程的阶段。微生物工程包括菌种选育、菌体生产、代谢产物的发酵以及微生物机能的利用等。现代微生物工程利用的发酵对象包括传统的微生物细胞,和动物和植物的细胞,以生产出对人类有用的各种生物产品。

  PCR(polymerase chain reaction)聚合酶链反应技术,又称"基因扩增技术",是一种在体外利用DNA聚合酶依赖于DNA模板的特性,模仿体内复制过程,在附加的一对引物之间诱发聚合酶反应。全过程分DNA模板变性、模板与引物结合及引物延伸三个步骤。此项技术广泛应用于分子生物学的各个领域,包括基因诊断、分离、克隆、核酸序列分析、突变体和重组体的构件和基因表达调控研究等。

  单克隆抗体 抗体主要由B淋巴细胞合成,每个B淋巴细胞有合成一种抗体的遗传基因,含遗传基因不同的B淋巴细胞合成不同的抗体。当机体受抗原刺激时,抗原分子上的许多决定簇分别激活各个具有不同基因的B细胞。被激活的B细胞分裂增殖形成该细胞的子孙,即克隆,由许多个被激活B细胞的分裂增殖形成多克隆,并合成多种抗体。如果能选出一个制造一种专一抗体的细胞进行培养,就可得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群,即单克隆。单克隆细胞将合成一种决定簇的抗体,称为单克隆抗体。
文章录入:zhimakaimen    责任编辑:zhimakaimen 
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