现代遗传学概论(共4页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上浙江大学20142015学年秋学期现代遗传学概论课程论文学生姓名：汪涛涛 学号： 专业：药学题目：论述遗传学在推动生命科学研究、促进动植物生产以及提高人类医学水平三方面的作用，并举例说明。摘要：随着当代科技的发展，现代遗传学对人类社会的影响越来越大。 在人类社会的方方面面，遗传学作用愈发突出，包括在推动生命科学研究，促进动植物生产以及提高人类医学水平方面所起到的作用效应愈来愈大。而反过来，这三方面的发展进步，也在反向推动者现代遗传学科的进步。关键词：遗传学；生命科学；动植物生产；医学。一、遗传学推动生命科学研究的发展遗传学与生命科学的相互关系 遗传学是现代生命科学的核

2、心。遗传学研究所用的材料遍及整个生物界，包括动物、植物、真菌、细菌、病毒、藻类及我们人类自己，具有广泛的材料代表性，这对于认识生物界的统一性具有重要意义，它所研究的内容遗传与变异历来是生物学家关注的重要问题之一；其次，从微生物到人，遗传物质都是核酸，除少数是RNA外，绝大多数是DNA，DNA构成了基因，遗传密码在整个生物界是通用的，基因的突变、重组机制、基因的表达调控及蛋白质的合成过程等在生物界都没有原则区别，许多重要的与发育相关的基因调控在生物界具有共性，这一切都说明，要揭示生命活动的本质和阐明生命起源的机制都离不开基因，离不开遗传学。遗传学的研究内容涉及生命学科的各个领域甚至包括一些社会科

3、学的领域，其每一步的发展都对生命科学的发展和人类文明的进步起着重要的作用，现代生物学的许多名词都来自于对遗传学的研究。自1933年摩尔根第一个在遗传学领域获得诺贝尔奖以来，至目前为止已有近80位科学家获得与遗传学研究相关的诺贝尔奖。通过关注那些正在进行的遗传研究，不难会发现每天都有新的技术和新的发现，并且这些遗传学新技术和新发现直接或间接地影响着我们当代社会的每一个方面，特别是现代生命科学和医学。现代生物技术的发展如转基因、克隆、基因组计划、干细胞研究、器官移植以及神经科学、洞悉脑的工作原理、衰老与死亡、癌症防治等的研究，都与遗传学特别是分子遗传学和表观遗传学有密切的关系。总而言之，现代遗传学

4、影响着现代生命科学的每一门学科并且带动其他学科的发展。二、遗传学促进动植物生产 遗传学的发展进步，催生了一系列相关科技的进步，而这些先进的遗传方面的科学技术，被应用到动植物生产方面，并且在这些相关方面取得了重大成果，使动植物的生产效率产率以及产品质量有了一个较大的提升，比如说基因工程的大力发展，基因重组转基因技术在动植物生产方面的大量应用，成果很显著。1、提高动物的生产性能 1761年,美国的Jaeoishc 等用反转录病毒载体法将Moloney 代鼠类白血细胞病毒导入小鼠胚胎首次获得成功。1 9 8。年G ol d on 等用显微注射法将猴肾病毒一一疤疹单式病毒胸普激酶基因导入小鼠受精卵获得

5、转基因小鼠。Jaenisch 和Gordon 等的开创性研究为转基因动物的产生和发展奠定了墓础。1982年美国学者Palmiter等把大鼠的生长激素基因也用显微注射法导入小鼠受精卵获得“ 巨鼠” 。在各种转基因动物技术中, 目前采用比较普遍的方法是显微注射法, 并开展将生长激素基因导入家畜的研究, 已经获得转基因家畜的有兔、绵羊、猪、牛和山羊。最近, 美国和日本已用反转录病毒载体法和显微注射法产生了转基因鸡。导入生长激素基因后的转基因家畜的生长能力研究表明, 家畜的生长速度快、饲料转化率和瘦肉率高, 降低肥膘。对于泌乳家畜不仅能提高泌乳量, 而且还能改变乳汁的成份, 增加蛋白质含量, 家禽提高

6、了蛋和肉的产量与质量。家畜这些性状的改变的研究范围都属于转基因动物技术在生产上应用研究。这项技术结合现代生物高技术和手段, 如早期胚胎显微操作技术, 包括早期胚胎的分割与分离、体外受精、胚胎移植、早期胚胎性别鉴定技术和胚胎冷冻技术, 以几倍甚至几十倍或几百倍于自然状态或常规的家畜繁育 图1 速度, 使畜牧业生产进入一个新的创造性时期。 现在，已经成果显著，如图1。2、动物生物反应器 动物生物反应器是利用转基因活体动物，高效表达某种外源蛋白的器官或组织，进行工业化生产功能蛋白质的技术。动物生物反应器的研究开发重点是动物乳腺反应器和动物血液反应器。即，把人体相关基因整合到动物胚胎里，使生出的转基因

7、动物血液中，或长大后产生的奶汁中，含有人类所需要的不同蛋白质。这是当前生物技术的尖端和前沿研究项目。 在动物生物反应器中，科研最为普遍的还是动物乳腺生物反应器。动物乳腺是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛，从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。利用动物乳腺生物反应器生产的优点有：（1）生物活性高，无污染。动物乳腺有完整的蛋白质系统，包括、化等，从而保证了产品的高生物活性。（2）易，成本低廉；现有

8、的一些人药物蛋白之所以昂贵，除了原料难以收集外，另一原因是分离提纯极为困难成本极高。而动物乳腺生物反应器的产物直接经乳汁分泌出体外，只需用常规方法除去酪蛋白沉淀乳清，再经层析即可得到，已经建立起完整的生产程序。（3）产量高。外源基因在动物乳腺中的表达量可以达到每升几克到几十克，小群转基因大家畜的产量即可满足全世界市场的需求。动物乳腺生物反应器已经成为生物技术领域最具开发应用前景的尖端方向。3、植物生物反应器 植物生物反应器是现代农业生物技术发展中备受关注的研究领域, 它是以常见的农作物作为制造工厂, 通过植物基因工程途径, 生产医用蛋白、工农业用酶、人体或者动物疫苗、特殊碳水化合物、脂类及其他

9、一些次生代谢产物等生物制剂的高新技术。与煤炭、石油不可再生资源相比, 植物具有种类多样化、低成本、可再生等优势。通过自身光合作用积累的各类生物大分子(碳水化合物、蛋白质和脂肪等), 不仅为人类和动物提供了赖以生存所需要的各种食物, 同时还提供了大量非食用性的化工产品。国外采用植物生物反应器的方法, 已经成功地生产出多种高新生物产品, 包括特殊的饱和或不饱和脂肪酸、改性淀粉、环糊精、糖醇及药用蛋白多肽, 一些研究机构和公司已经开始从这些产品生产中获得巨大的经济效益。生物技术的快速发展使人类进一步拓宽了植物应用的范围, 尤其是农作物作为生物反应器的应用潜力巨大,利用转基因作物作为生物反应器来生产相

10、关产品是一个备受关注的研究领域。随着新功能基因的分离、克隆以及各种农作物高效转化和表达技术平台的逐步建立, 人类未来将会有相当数量的通过植物生物反应器生产的农业生物技术产品问世, 同时创造意想不到的产业体系和商业价值。而现今植物生物反应器的普遍应用有：利用植物生物反应器生产药用蛋白；利用植物生物反应器生产转基因植物可食疫苗等等。三、遗传学提高人类医学水平1、医学遗传学 医学遗传学是目前医学中最前沿的学科，也是新兴学科。是生命科学主要研究的课题。医学遗传学主要利用DNA技术来研究疾病与基因的关系。开展新型的诊断技术和治疗方法。可以从分子水平为疾病的早期诊断，预防出生缺陷、以及疑难杂症的诊断和治疗

11、提供更高效的新型医学服务。包括基因诊断，转基因治疗等。像目前有些功能性疾病如耳聋、弱视、斜视、色盲、狐臭，智能低下、劳动能力丧失、民事能力低下，都可以通过产前诊断DNA技术进行产前干预或宫内转基因治疗。 受精卵或母体受到环境或遗传的影响，引起的下一代遗传物质发生畸变所致的疾病。这些疾病在药物治疗和手术治疗上都存在着一些不力或不能根治。医学技术 medical genetics主要应用到产前诊断、遗传咨询与基因诊断门诊、法医鉴定、亲子鉴定、儿科和肿瘤科等。有很多大学或医学院都成立了医学遗传学重点实验室，通过收集社会上遗传病病例血样和小鼠近亲交配制造各种遗传病模型，这是研究识破人类遗传病基因缺失突

12、变发生的所在位的重要手段。2、 人类基因组计划 人类基因组序列的测定具有重大的科学价值，人类基因组的破译和解读也将导致新的医学革命和生物学革命，为人类社会带来的巨大影响是不可估量的。首先，人类基因组计划将导致2l世纪的医学革命。获得人类全部基因序列将有助于人类认识许多遗传疾病以及癌症等疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等新方法提供理论依据。医学上的6000多种遗传疾病以及种种恶性肿瘤、心血管疾病等，都与基因有关。人类基因图谱的完成，可以揭示导致各种疾病基因变异机理，使人类对疾病机理的认识深入到分子水平，医学将成为“治本的医学。同时，DNA序列差异的研究，可以使人类更多地了解不同个体对环境的易

13、感性与疾病的抵抗力。在不远的将来，医生可以依照每个人的“基因特点”对症下药，使医学成为个体化的医学。更重要的是，随着越来越多的基因被定位、分离和鉴别，以及对基因表达物蛋白质的研究，许多疾病 图2 人类基因组计划 可以在没有表现症状前，就可以透过遗传咨询和检测，找到致病基因，从而可以确诊疾病或提前数年发出“预报”。在不久的将来，人类的保健模式，有可能从“生了病再治疗”的消极模式，转变为“预防”积“预测”的积极的保健模式。人类基因组计划将使医学成为“治本的、个性化的和预测的医学”。3、 克隆技术的应用 随着克隆技术的发展及人类基因组计划的完成，人们对于生物技术的研究进入崭新的阶段，越来越需求克隆技

14、术给我们人类带来好处，为我们所用。尤其是在医学领域，为我们解决医学难题和为人类健康做贡献。单克隆抗体制备、电子克隆、基因克隆等技术在医学领域有突出的研究进展。3.1、电子克隆技术基本原理：利用电子克隆方法获得新基因是生物信息学的研究内容之一。生物信息学资源是由数据库、计算机网络和应用软件3大部分组成；而电子克隆的应用即是基于这3部分生物信息学资源而展开的。它是利用计算机技术，依托现有的网络资源表达序列标签(EST)数据库、核苷酸数据库、蛋白质数据库和基因组数据库等】，采用生物信息学方法(包括同源性检索、聚类及序列拼装等)，通过EsT或基因组的序列组装和拼接，利用RTPCR快速地获得部分乃至全长

15、cDNA序列的方法。电子克隆技术在医学领域的应用有电子克隆与肝癌、电子克隆与白血病等。3.2、单克隆抗体：小鼠受到外界抗原刺激后可诱发免疫反应，产生相应的抗体，这一职能是由B淋巴细胞来承担的；肿瘤细胞在体外培养的条件下可以无限传代，是“永久”的细胞。把小鼠的骨髓瘤细胞与经免疫过的小鼠的脾细胞在聚乙二醇等介导下发生融合，融合后的杂交瘤细胞具有两种亲本细胞的特性，一方面可以分泌特定的抗体，另一方面也具备了肿瘤细胞无限繁殖的能力，可在体外培养的条件下或移植到体内无限增殖，从而分泌大量单克隆抗体。而单克隆抗 图3 单克隆抗体制备图 体的最新的展望是产生嵌合抗体以及发展噬菌体抗体库技术。4、 结语 遗传