【導(dǎo)讀】科學(xué)的各個(gè)分支領(lǐng)域,成為生命科學(xué)的一門核心技術(shù)。基因工程包含許多獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方法和。技術(shù),不僅內(nèi)容豐富,涉及面廣,實(shí)用性也強(qiáng)?；蚬こ淌峭ㄟ^(guò)DNA重組技術(shù),獲得具有特殊。生物遺傳性狀和功能的遺傳工具生物體,基因工程技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等。本文就基因工程的應(yīng)用現(xiàn)狀綜合闡述。所需要的蛋白質(zhì)或人類有益的生物性狀[1]?；蚬こ虖恼Q生至今,僅有30年的。得了驚人的成績(jī)。前科學(xué)家已完成了多種細(xì)胞器的基因組全序列測(cè)定工作。泛的應(yīng)用價(jià)值,能為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)開(kāi)辟新途徑。帶有目的基因的DNA片段。記號(hào)的載體分子上,形成重組DNA分子。重組DNA分子轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞,并與之一起增殖。從大量的細(xì)胞繁殖群體中,篩選出獲得了重組DNA分子的受體細(xì)胞克隆。目前,Bt基因已被轉(zhuǎn)入煙草、番茄、馬鈴薯、水稻、能解決人體移植動(dòng)物器官的遺體排斥問(wèn)題。擾人類的艾滋病病毒疫苗的早日問(wèn)世。藥物工業(yè)發(fā)酵穩(wěn)定和提高產(chǎn)量,降低成本的關(guān)鍵。

　　

【正文】 病變基因，從而表達(dá)所缺乏的產(chǎn)物，或者通過(guò)關(guān)閉或降低異常表達(dá)的基因等途徑，達(dá)到治療某些遺傳病的目的。目前，已發(fā)現(xiàn)的遺傳病有 6500 多種，其中由單基因缺陷 引起的就有約 3000 多種。因此，遺傳病是基因治療的主要對(duì)象。 基因治療的最新進(jìn)展是即將用基因槍技術(shù)于基因治療。其方法是將特定的 DNA 用改進(jìn)的基因槍技術(shù)導(dǎo)入小鼠的肌肉、肝臟、脾、腸道和皮膚獲得成功的表達(dá)。這一成功預(yù)示著人們未來(lái)可能利用基因槍傳送藥物到人體內(nèi)的特定部位，以取代傳統(tǒng)的接種疫苗，并用基因槍技術(shù)來(lái)治療遺傳病。 目前，科學(xué)家們正在研究的是胎兒基因療法。如果現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)療效得到進(jìn)一步確證的話，就有可能將胎兒基因療法擴(kuò)大到其它遺傳病，以防止出生患遺傳病癥的新生兒，從而從根本上提高后代的健康水平。 加快農(nóng)作物新品種的培育 科學(xué)家們?cè)诶没蚬こ碳夹g(shù)改良農(nóng)作物方面已取得重大進(jìn)展，一場(chǎng)新的綠色革命近在眼前。這場(chǎng)新的綠色革命的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、食品和醫(yī)藥行業(yè)將融合到一起。 基因技術(shù)的突破使科學(xué)家們得以用傳統(tǒng)育種專家難以想象的方式改良農(nóng)作物。例如，基因技術(shù)可以使農(nóng)作物自己釋放出殺蟲(chóng)劑，可以使農(nóng)作物種植在旱地或鹽堿地上，或者生產(chǎn)出營(yíng)養(yǎng)更豐富的食品。科學(xué)家們還在開(kāi)發(fā)可以生產(chǎn)出 能夠防病的疫苗和食品的農(nóng)作物。 基因技術(shù)也使開(kāi)發(fā)農(nóng)作物新品種的時(shí)間大為縮短。利用傳統(tǒng)的育種方法，需要七、八年時(shí)間才能培育出一個(gè)新的植物品種，基因工程技術(shù)使研究人員可以將任何一種基因注入到一種植物中，從而培育出一種全新的農(nóng)作物品種，時(shí)間則縮短一半。 基因工程自 20 世紀(jì) 70 年代興起之后，經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展歷程，取得了驚人的成績(jī)， 特別是近十年來(lái)，基因工程的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)?；蜣D(zhuǎn)移、基因擴(kuò)增等技術(shù)的應(yīng)用不僅使生命科學(xué)的研究發(fā)生了前所未有的變化，而且在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域 ——醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境 保護(hù)等方面也展示出美好的應(yīng)用前景。 基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 目前，基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，主要包括以下方面 ： ： 許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。 微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。 ⑴ 基因工程胰島素 胰島素是治療糖尿病的特效藥，長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠從豬、牛等動(dòng) 物的胰腺中提取，100Kg 胰腺只能提取 45g 的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。 將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每 2020L 培養(yǎng)液就能產(chǎn)生 100g 胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問(wèn)題，還使其價(jià)格降低了 30%50%! ⑵ 基因工程干擾素 干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是 “萬(wàn)能靈藥 ”！過(guò)去從人血中提取， 300L 血才提取 1mg！其 “珍貴 ”程度自不用多說(shuō)。 基因工程人干擾素 α2b（安達(dá)芬） 是我國(guó)第一個(gè)全國(guó)產(chǎn)化基因工程人干擾素α2b， 具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。 ⑶ 其它基因工程藥物 人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。 基因工程藥品是制藥工業(yè)上的重大突破。 目前用基因診斷方法已經(jīng)能夠檢測(cè)出腸道病毒、單純皰疹病毒等許多種病毒。 基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè) 基因工程在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具有 特殊用途的動(dòng)植物新品種?；蚬こ淘谵r(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，是通過(guò)基因工程技術(shù)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。例如，用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。其次，是用基因工程的方法培育出具有各種抗逆性的作物新品種。自然界中細(xì)菌的種類是非常多的，在細(xì)菌身上幾乎可以找到植物所需要的各種抗性，如抗蟲(chóng)、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等。如果將這些抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。 基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用也具有廣闊的前景，科學(xué)家將某些特定基因與病毒 DNA 構(gòu)成 重組 DNA，然后通過(guò)感染或顯微注射技術(shù) ① 將重組 DNA 轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。由這種受精 卵發(fā)育成的動(dòng)物可以獲得人們所需要的各種優(yōu)良品質(zhì)，如具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等。 在工業(yè)上，由于用微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)要比在大田中進(jìn)行農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)具有許多優(yōu)越性，因而它已成為農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的一個(gè)遠(yuǎn)景方向。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，基因工程將是最有效的手段。例如，有人設(shè)想并正在試驗(yàn)將抗生素生產(chǎn)菌放線菌或霉菌的有關(guān)遺傳基因轉(zhuǎn)移至發(fā)酵時(shí)間更短、更易于培養(yǎng)的細(xì)菌細(xì)胞中；將動(dòng)物或人產(chǎn)胰島素的遺傳基因轉(zhuǎn)移至酵母或細(xì)菌的細(xì)胞 中；將家蠶產(chǎn)絲蛋白的基因引入細(xì)菌細(xì)胞中；把人或動(dòng)物產(chǎn)抗體、干擾素、激素或白細(xì)胞介素（ interleukin）等的基因轉(zhuǎn)移至細(xì)菌細(xì)胞中；把不同病毒的表面抗原基因轉(zhuǎn)移到細(xì)菌細(xì)胞中以生產(chǎn)各種疫苗；用基因工程手段提高各種氨基酸發(fā)酵菌的產(chǎn)量；構(gòu)建分解纖維素或木質(zhì)素以 生 產(chǎn) 重 要 代 謝 產(chǎn) 物 的 工 程 菌 ； 基因工程還可以為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源。 基因工程與環(huán)境保護(hù) 基因工程的方法可以用于 環(huán)境監(jiān)測(cè)基因工程還可以用于被污染環(huán)境的凈化。造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過(guò)基因工程的方法回收和利用工業(yè)廢物。凡此種種，都是一些可望取得成功和發(fā)展前景十分光明的研究課題。 例如，目前用 100000 克胰臟只能提取 3～ 4g 胰島素，而用 “工程菌 ”進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，則只要用幾升發(fā)酵液就可取得同樣數(shù)量的產(chǎn)品。 1978 年，美國(guó)有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室合作，使 E． coli產(chǎn)生大白鼠胰島素的研究已獲成功。接著，又報(bào)道了通過(guò)基因工程使 E． coli 合成人胰島素實(shí)驗(yàn)成功的消息。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中曾將人胰島素 A、 B 兩鏈的人工合成基因分別組合 到 E． coli的不同質(zhì)粒上，然后再轉(zhuǎn)移至菌體內(nèi)。這種重組質(zhì)?？稍?E． coli 細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行正常的復(fù)制和表達(dá)，從而使帶有 A、 B 鏈基因的 “工程菌 ”菌株分別產(chǎn)生人胰島素的 A、 B 鏈，然后再用人為 的方法，在體外通過(guò)二硫鍵使這兩條鏈連接成有活性的人胰島素。另外，在 1977 年，國(guó)外已利用基因工程技術(shù)，使 E． coli 生產(chǎn)出一種名為生長(zhǎng)激素釋放因子 “SRIH”的動(dòng)物激素（一種十四肽，能抑制其他激素的釋放和治療糖尿病等），它原來(lái)要從羊的腦下垂體中提取，宰50 萬(wàn)頭羊也只能提取 5mg 的產(chǎn)品，而現(xiàn)在只要用 10L 發(fā)酵液就可獲得同樣的產(chǎn)量。 近年來(lái)，應(yīng)用遺傳工程獲得這類產(chǎn)品的例子正與日俱增，尤其是多肽類物質(zhì)，如腦啡肽（大腦中的鎮(zhèn)痛物質(zhì)）、卵清蛋白（即 “OV”， 389 肽）、干擾素（用于治療病毒性感染）、胸腺素 α1（有免疫援助因子的作用，可治療癌癥）、乙型肝炎疫苗和口蹄疫病毒疫苗等。我國(guó)學(xué)者也急起直追，在腦啡肽、 α干擾素、 γ干擾素、人生長(zhǎng)激素、乙型肝炎疫苗、含乙肝表面抗原基因的牛痘病毒株以及青霉素?；傅鹊幕蚬こ萄芯恐校〉昧艘幌盗辛钊斯奈璧某晒?。 （ 2）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用基因工程在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的領(lǐng)域也十分廣闊。有人估計(jì)，到本世紀(jì)末 ，每年上市的植物基因工程產(chǎn)品的價(jià)值，相當(dāng)于醫(yī)藥產(chǎn)品的十倍。幾個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括： ① 將固氮菌的固氮基因轉(zhuǎn)移到生長(zhǎng)在重要作物的根際微生物或致瘤微生物中去，或是干脆將它引入到這類作物的細(xì)胞中，以獲得能獨(dú)立固氮的新型作物品種。根據(jù)估算，利用前一方法，其研究經(jīng)費(fèi)僅及通過(guò)常規(guī)方法發(fā)展氮肥工業(yè)以達(dá)到同樣效果的二百分之一至二千分之一；而后一途徑則更省事，其成本還不到上述的二千分之一； ② 將木質(zhì)素分解酶的基因或纖維素分解酶的基因重組到酵母菌內(nèi)，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上貯量極大并可永續(xù)利用的廉價(jià)原料來(lái)直接生產(chǎn)酒精， 并可望為人類開(kāi)辟一個(gè)取之不盡的新能源和化工原料來(lái)源； ③ 改良和培育農(nóng)作物和家畜、家禽新品種，包括提高光合作用效率以及各種抗性基因工程（植物的抗鹽、抗旱、抗病基因以及魚(yú)的抗凍蛋白基因）等。 基 因 工 程 的 前景 從 70 年代起逐步建立起來(lái)的基因工程技術(shù)，使基因或一些具有特殊功能的 DNA 片段的分離變得十分容易。這些基因或特殊 DNA 片段的一級(jí)結(jié)構(gòu)（即它們的核苷酸序列）的測(cè)定也是十分容易的，由基因的核苷酸序列去推測(cè)蛋白質(zhì)的氨基酸殘基的序列也變得輕易而舉。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以很容易的對(duì)推測(cè)出來(lái)的蛋白質(zhì)進(jìn)行高級(jí)結(jié)構(gòu)的分析，可以對(duì)來(lái) 自不同生物種類的基因序列進(jìn)行同源性分析。所有這些方法或技術(shù)的廣泛使用，不僅大大地推動(dòng)了分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，而且也大大推動(dòng)了生命科學(xué)各個(gè)分支領(lǐng)域的迅速發(fā)展。因此，基因工程技術(shù)的第一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是大大的推動(dòng)了科學(xué)理論研究的發(fā)展。 由于基因工程是從遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)上對(duì)原有的生物（常常稱之為受體生物）進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)改造的生物就會(huì)按照研究者的意愿獲得某種（些）新的基因，從而使該生物獲得某些新的 遺傳性狀。這種性狀可以用人的肉眼直接觀察到，也可能是通過(guò)某些反應(yīng)或儀器間接觀察到。這種受體生物可能是微生物，植物或 動(dòng)物，因而它會(huì)涉及到許多生產(chǎn)行業(yè)。 基因工程技術(shù)幾乎涉及到人類的生存所必需的各個(gè)行業(yè)。比如將一個(gè)具有殺蟲(chóng)效果的基因轉(zhuǎn)移到棉花、水稻等農(nóng)作物種中，這些轉(zhuǎn)基因作物就有了抗蟲(chóng)能力，因此基因工程被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；要是把抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)移到楊樹(shù)、松樹(shù)等樹(shù)木中，基因工程就被應(yīng)用到林業(yè)領(lǐng)域；要是把生物激素基因轉(zhuǎn)移到支物中去，這就與漁業(yè)和畜牧業(yè)有關(guān)了；如果利用微生物或動(dòng)物細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)多肽藥物，那么基因工程就可以應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 。 總 之 一 句 話 ，基 因 工 程應(yīng)用范圍將是十分廣泛的