范文：基因工程--遗传学概论论文

1、范文：基因工程-遗传学概论论文基因工程创造和收集更多生物资源的有效手段1目录摘要、关键字2、引言3二、论述牛物多样性的遗传学原理3三、收集和创造更多生物资源的手段4四、基因工程5参考文献、说明8摘要：本文试图从遗传学原理的角度分析生命衍化的过程，生物多样 性产生的基础。然后，大致罗列了收集和创造更多生物资源的手段，并选 择了基因工程这个侧面，从它的特点和优势、操作过程、现状和未来三方 面展开了论述。关键词：生物多样性 变异 基因工程一、引言迄今为止发现的最喜温的微生物是延胡索酸热球蛋白菌，它们生活在 海洋喷气孔的岩壁里，那里的温度高达口3摄氏度。美国国家航空和航天 局的科学家杰伊伯格斯特拉尔说

2、：“在地球上，我们无论走到哪里一一 即使进入看来对牛命最不利的环境里，只要那里有液态水以及某种化学能, 我们就能发现生命。”“生命比任何人想像的要聪明得多，在适应能力方面要强得多。我们 马上就会明白，这是一件很好的事，因为我们所生活的世界，似乎并不完 全希望我们待在这里。” 1牛命，这一奇妙的存在体充满了神秘感，每一步深入的探索，都带来 更大的谜团，更深的奥秘。生命从一个由一层膜包裹些许营养物质和遗传 物质的小球（实际上形状不一定），转变到今天像人体这样精密复杂的生 命体，由单一的细胞进化到现在丰富多彩的地球生物圈，不能不说是一个 奇迹。本文试图从遗传学原理的角度分析生命衍化的过程，生物多样性

3、产 生的基础，并在多种生物技术中选择一个侧面来探讨今后人类可以通过何 种方式收集和创造更多的生物资源。二、论述生物多样性的遗传学原理生物多样性主要表现为三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系 统多样性。这三个层次相互交叉并且密切联系，下面从两个方面论述“基 因多样性是牛物多样性的基础”。首先，从纵向的生物进化史角度看。从达尔文的物种起源的完善 过程可以看岀，自然选择决定了生物进化的方向，而这种“决定”并不是 通过所谓的“用进废退”实现的，基因在这一过程屮扮演了 “桥梁”的关 键角色。在种群中，变异是不定向的，基因表现为生物的各种相对形状，在长 期的口然选择过程中，以“优胜劣汰”的方式，使某一

4、基因达到“相对统 一”或“几国鼎立”的状态。这种变异经过漫长的积累与放大，使物种中 出现生殖隔离，即标志着新物种的诞生。其次，从横向的各个种群生物多样性对比角度来看。种群内和种群间 的遗传物质差异体现在表现型上，为物种划分提供了依据，即物种多样性 归根结底是基因多样性的宏观表现。而且，具有较高基因多样性的种群, 更能够在恶劣环境的考验下存活下来，并朝着若干不同方向衍化出新的物 种。所以，“自前寒武纪以来，海洋和大陆生物的多样性按指数增长2 从根本上说，是由基因复杂性的增加导致的。综上所述可知，生物多样性产生的遗传学原理，就是其遗传物质发生 了改变。根据现代遗传学原理，这主要有三种方式：1 基因

5、突变。它是由于dna分子中发生碱基对的增添、缺失或改变, 而引起的基因结构的改变，具有随机性、低频性、少利多害性、不定向性 等特点。3它是生物进化的原材料，通俗的说，基因突变实现了 “无米之 炊”。32.基因重组。它是由于不同dna链的断裂和连接而产牛dna片段的交换和巫新组合，形成新dna分子的过程，包括同源重组、位点特异重组、转 座作用和异常重组四大类，是生物遗传变异的一种机制。而在生物多样 性的产生过程中，我们不得不关注“内共生学说冬“据认为，该（产生细 胞器）的过程始于某个行为草率或敢于冒险的细胞，它不是受到了侵犯就 是被别的细菌俘虏，结果双方都感到满意53染色体变异。当染色体的数目发

6、牛改变时（缺少、增多）或者染色 体的结构发生改变时，遗传信息就随之改变，带来的就是生物体的后代性状 的改变，这就是染色体变异。它是可遗传变异的一种。根据产生变异的原 因，它可以分为结构变异和数量变异两大类。6三、收集和创造更多生物资源的手段依据遗传物质变异的三种方式，收集和创造生物资源的手段也相应的 分为三大类。1 诱变育种:射线（如紫外线）、化学药物（如秋水仙素、碱基类似物）、 宀7c全失垂等条件下能够提高生物的突变率，在基数人的情况下筛选出有 利突变。如今年，搭载“神七”上过太空来的大红袍萝卜、弯腰青萝卜、 班豆3种太空蔬菜种子已投入批量生产。72.基因工程：将在第四部分详细叙述。3多倍体

7、育种或单倍体育种：主要运用染色体数目变异，最常见的是三倍体无子西瓜的培育。在二倍体西瓜的幼苗期，将浓度适宜的秋水仙素均匀的涂抹在西瓜的幼苗上，可以得到四倍体植株，将其作为母本，用普通 二倍体植株作父本，人工授粉杂交，得到的种子细胞中含有三个染色体组。 由于三倍体植株在减数分裂过程中，染色体联会会发生紊乱，无法形成止 常的生殖细胞，即无法产生种子。4四、基因工程1特点与优势。我们常常说基因是生物体进行生命活动的“蓝图”，这是因为生物体 可以通过基因的特异性表达，来完成各种生命活动。例如，青霉菌能够产 牛出对人类有用的抗牛素一一青霉素；豆科植物的根瘤菌能够固定空气中 的氮；家蚕能够吐出丝?而基因工

8、程要做的就是定向地改变生物的遗传特 性。比如，通过对基因进行改造和重新组合，让禾本科的植物也能够固定 空气中的氮，让细菌“吐出”蚕丝，让微生物生产出人的胰岛素、干扰素 等珍贵的药物。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。8相比较于诱变育种，基因工程的冃标更明确，诱变育种有一定的运气 成分，只是不断的尝试以期待出现有利突变，而基因工程能将目之所及的 优良形状转移到受体上（如果能正常

9、表达的话），将人类的想象力发挥到 极限。从经济角度看，基因工程也因其强大的市场针对性而受到各种投资 者的亲睐，世界各国都争先恐后的投入其屮。其次，相比较于多（单）倍体育种，基因工程的育种周期短、遗传性 状稳定（如三倍体西瓜没有后代，只能进行营养繁殖）。最重要的是它能 够跨越物种间的生殖隔离，将两个风马牛不相及的物种上的形状进行转移, 为我所用，因此一次又一次给人类带来惊喜。2 操作方法。%1 提取目的基因：由于人类并没有破解大多数生物的基因密码，所以一般采用“鸟枪法” 获得基因文库，找出基因与性状的一一对应关系。大致的操作顺序是： 使用限制性内切酶将带有目的基因的dna链切成若干小段。再使用d

10、na 连接酶将其整合到载体的基因中，并使其表达。如果在某个细胞中得到了目 的产物，就说明整合到该细胞中的dna片段就是所需要的dna片段。当然，在详细知道一个性状所对应的蛋白质的构成状况（蛋白质较小）, 就可以采用化学方法直接合成。如果获取了某生物的基因组，也可以利用 聚合酶链式反应（pcr技术）10,简便快速的获得大量目的基因。关于目的基因，它是一种资源，而且是一种有限的战略性资源。对于 开发商而言，拥有较多的基因专利是在市场中立于不败之地的祛码。现在 已获得的目的基因大致可分为三大类：第一类是与医药相关的基因；第二 类是抗病、虫害和恶劣生境的基因；第三类是编码具特殊营养价值的蛋白 或多肽的

11、基因。%1 将目的基因导入载体，形成重组dna分子：利用碱基互补配对原则，运用dna连接酶将目的基因导入质粒或病毒 屮。绝大多数的细菌质粒都是闭合环状dna分子，能口主复制，其上有酶 切位点和抗生素的抗性基因（一个或多个），以便用于第四步的检验。对 于病毒的应用，不得不说是极其巧妙创新的想法,将原本危害人类的病毒 为我所用，用有用的dna代替其内部具有破坏性的病毒遗传物质，利用其 蛋白质外壳的特性，将dna整合5到受体细胞自身的dna中。在这里不得不提的是，土壤农杆菌具有和病毒同样的效果，但它的作用对象是植物。%1 把重组dna导入受休： 根据受体的不同，导入方法也不同，在这里只罗列少数常见的

12、集屮。基因枪法：用火药爆炸或者高压气体加速将包裹了 dna的球状金粉或者鹤粉颗粒直接送入完整的植物组织或者细胞中。以生物学家詹妮?瑞蒙 斯切内德为首的军事科研人员成功将基因疫苗制成类似子弹的胶囊，利用 可在常温下急剧升温膨胀的高压氨气为推动剂发射，创造出基因枪，为在 战场上救治承受生化武器袭击的己方及友军人员提供了极大的便利。原生质体融合：将植物细胞在乙二醇的环境下（控制渗透压）用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，获得有活性的原生质体，用电激、振动、peg 等方法将原生质体融合。显微注射：显微操作技术包括细胞核移植、显微注射、嵌合体技术、胚胎移植以及显微切割等，例如多莉羊就是运用细胞核移植技术而成功

13、的;而转基因技术指的是将外源基因导入体细胞并能稳定的嵌入宿主动物的 生殖细胞染色体中的一门技术，基因转殖动物被定义为由人为的方式将外 源基因引入体内而引起基因改变的动物，并可将遗传特质传递到接续的每 一世代 11其他的方法还有：根瘤菌侵染、氯化锂转化、热激电击、病毒载体介 导?？目的基因的检测与表达：这一步骤中最直接的方式莫过于检测蛋白质。如，检测苏云金芽抱杆 菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，只须给害虫饲喂该棉花叶，观察 其是否死亡即可。6随着基因工程的迅速发展，许多人也发出了隐忧。的确，基因工程在 某种程度上增大了物种多样性，但随着某些冃的基因的散播，反而会影响 生态系统的多样性。如抗除草剂作物的花粉传播，会导致杂草体内也含有 这种基因，那么事情就会弄巧成拙。当然，我们可以将目的基因只导入作 物的叶绿体中，使其成为母系遗传。但是这只是基因工程所引发问题的一 个侧面，诸如环境影响、新型病毒的出现、癌症的扩散和人造生物的扩散 等等。基因工程的未来仍然值得深思。7参考文献：万物简史第五部分生命比任何人想象的都聪明【美】比尔布 莱森著 严维明、陈邕译2005年