⑴ 转基因技术是如何产生并发展的
转基因技术是现代分子生物学发展的产物。当上世纪五十年代科学家揭示了DNA双螺旋结构之后,人类开始真正从分子水平认识了基因,同时也开始了通过直接改造基因来改造生物的科学实践。首先,科学家发明了DNA重组技术,如1973年,美国科学家把浸染细菌的病毒—噬菌体λ的DNA片段插入浸染哺乳动物细胞的病毒—猿猴病毒SV40的基因组中,并导入大肠杆菌中进行扩增,为人类首次开展的“遗传工程”实验。之后,科学家又建立了较为完善的“分子克隆”技术,开始利用细菌来生产人们需要的蛋白质,如1978年,科学家把来源于人的胰岛素基因植入大肠杆菌,让大肠杆菌合成人胰岛素,1982年重组人胰岛素还成为第一种获准上市的重组DNA药物。随着科学技术的不断进步,科学家逐渐开始了对动物和植物的转基因改造。转基因动物的诞生要早于转基因植物。比较公认的第一个转基因动物是1980年科学家Gordon用显微注射法获得的转基因小鼠,并标志着动物转基因技术的建立。1982年美国科学家Palmiter将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵的雄性原核中,获得了个体增大一倍的转基因“超级鼠”。之后,科学家Church获得了首例转基因牛,为首个人类饲养的转基因牲畜。至今,人们已获得了转基因鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙以及多种转基因鱼。�0�2世界上第一次成功的获得转基因植物得益于对农杆菌侵染植物的机理研究。1983年,利用农杆菌介导的方法,美国华盛顿大学和威斯康星大学的科学家分别宣布将卡那霉素抗性基因导入烟草和将大豆基因转入向日葵,标志着植物转基因技术改良农作物的开始。之后,1985年Fromm等人建立了电击转化原生质体方法,并于1986年利用该方法获得了转基因玉米植株;1987年,Klein等人发明了基因枪转基因方法,随后该方法被广泛应用于植物转基因。目前,针对动物和植物,越来越多的转基因技术被发明出来,大大加快了转基因技术应用的步伐,并且由于人们对转基因生物安全性的关注,一些注重转基因生物安全性的转基因方法也日益得到重视。�0�2�0�2
⑵ 二十世纪的伟大的发明和发现,有哪些之类的
二十世纪影响人类的重大发明
蒸汽机:推动了整个工业革命的发展
传统的马力或者水力无法提供工业革命所需的动力,蒸汽机能量的开发为世界带来了一种更有效更强大的动力.虽说古人在公元前2世纪就已经开始这方面的探索,但直到瓦特的蒸汽机面市后,才真正开启了蒸汽机的商业价值.许多历史学家认为,蒸汽机的开发是工业革命最重要的发明之一,因为蒸汽机的出现带动了冶金、煤矿和纺织业的发展.蒸汽机的出现及纺织业的机械化,提高了工业的用铁量.由于英国拥有丰富的铁矿和煤矿,需求量的增加刺激了冶铁技术和煤矿业的改进,同时加快了工业化的步伐.1804年出现的蒸汽机火车和1807年出现的蒸汽机轮船大大改善了运输条件,辅助了工业革命的发展.
电话:掀开人类通讯史的新篇章
“沃森先生,请立即过来,我需要帮助!”这是1876年3月10日电话发明人亚历山大·贝尔通过电话成功传出的第一句话,电话从此诞生了,人类通讯史从此掀开了一个全新的篇章.
人类进行无线通讯的梦想则是1973年在美国纽约实现的.当时,这台世界上第一个实用手机体积大,重达1.9 公斤,是名副其实的“大哥大”.26年后的今天,世界最小的手机也诞生了,它只有寻呼机那么大,也比第一代手机轻了不少.
1964年是人类通讯史上另一个重要转折点,这年夏天,全世界成千上万的观众通过电视第一次收看由卫星转播的日本东京奥林匹克运动会实况.这是人类有史以来第一次通过电视屏幕同时间观看千里之外发生的事,人们除了感叹奥运精彩壮观的开幕式和各种比赛外,更惊叹于科技的进步.这一切都归功于哈罗德·罗森发明的地球同步卫星.
1969年夏天,国际互联网的雏形在美国出现,它由四个电脑网站组成,一个在加州大学分校,另三个在内华达州.1972年,实验人员首次在实验网络上发出第一封电子邮件,这标志着国际互联网开始与通讯相结合.到了90年代,国际互联网开始转为商业用途.1995年网络发展到第一个高潮,这一年被称为国际互联网年.在电子商业浪潮的推动下,国际互联网在21世纪对人类社会的影响将更加深远.
汽车:载着时代向前奔驶
汽车改变了人类的整个交通状况,拥有汽车工业成了每一个强大工业国家的标志.
汽车走过这样一段历史:1771年,法国人居纽设计出蒸汽机三轮车;1860年,法国人雷诺制造出了以煤炭瓦斯为燃料的汽车发动机;1885年,德国人本茨和戴姆勒各自完成了装有高速汽油发动机的机车和装有二冲程汽油发动机的三轮汽车,并且成功企业化;1908年,美国人福特采用流水式生产线大量生产价格低、安全性能高、速度快的T型汽车.汽车的大众化由此开始;1912年,凯迪拉克公司推出电子打火启动车,使妇女也开始爱上汽车;1926年,世界第一家汽车制造公司戴姆勒·本茨公司成立;1934年,第一辆前轮驱动汽车面世;1940年,大战令许多汽车制造商停产,欧洲车商开始转向生产军用车辆;50年代,德国沃尔沃的甲壳车轿车一经推出就成为最受欢迎的汽车;1970年到2000 年,日本车在亚洲走俏,丰田、本田、三菱以及日产特高技术小型车入侵欧美市场,改写了欧美牌子垄断的局面.
实际上,汽车的发明使人类的机动性有了极大的提高,使20世纪人类的视野更加开阔,更追求自由.当然,汽车工业的发展也带来了道路网挤占土地资源、大气污染和高昂的车费等问题,但不管怎么说,汽车确实载着人类向前发展,向前奔驶.
电视:人类自己创造的“魔鬼”
现代人可以一天不吃饭,不喝水,但不能一天没有电视.
电视的设想和理论早在1870年就出现过.1884年,德国发明家保罗?尼普科夫设计了全个穿孔的“扫描圆盘 ”,当圆盘转动的时候,小孔把景物碎分成小点,这些小点随即转换成电信号,另一端的接收机把信号重组成与原来图像相同但粗糙的影像.1926年,苏格兰人约翰·贝蒙德采用尼普科夫的“大圆盘”制造了影像机.
真正制造出画面稳定的电视是从俄罗斯移民到美国的拉基米尔·佐里金和出生在美国犹它州的菲洛·法恩斯沃思.在 1939年的世界博览会上,世界第一台真正清晰的电视开播,电视真正诞生了.
登月:人类航天史上迈出一大步
美国宇航员阿姆斯特朗登上月球刹那所说的名言“对个人来说,这只是一小步;对人类来说,这是迈出一大步”牢牢铭记在地球人的心上.
1969年7月20日下午4时,全世界5亿电视观众都看到了“黑黝黝”的画面,画面深处传来一个来自外太空的声音:“休斯顿,这里是静海基地,鹰舱已经登陆!”接下来,美国“阿波罗11号”登月宇宙飞船上的两名宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林问休斯顿宇航中心:“我们不想休息四小时,我们想马上登月.”休斯顿回答:“同意立即登月!”接着,阿姆斯特朗背朝外,开始从九级梯子缓缓爬下.全世界5亿人都看到了这一场景.
登月确确实实是人类航天科技的一大进步,因为正如最后一名登月者塞尔南上校所说的:“在月球遥望地球,我看不到任何国界,我觉得地球就是一个整体,我的整个思想也就开阔了.”
电脑:人类未来的希望
1946年2月4日,美国军方和政府部门的代表、著名的科学家一起挤在宾夕法尼亚大学的一个房间里.当一位陆军将军轻轻按下电钮后,占满整整三堵墙的机器立即亮了起来,人们热烈鼓掌,高声欢呼:“ENIAC活了!”并且向总工程师埃科特祝贺.“ENIAC”就是世界上第一台电脑.
基因:破解生命的千古密码
10多年前,科学界就预言说,21世纪是一个基因工程世纪.人类基因工程走过的主要历程怎样呢?1866年,奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律;1868年,瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分.酸性部分就是后来的所谓的DNA;1882年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体,也就是后来的染色体;1944年,美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料,而不是蛋白质;1953年,美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结果,奠下了基因工程的基础;1980年,第一只经过基因改造的老鼠诞生;1996年,第一只克隆羊诞生;1999年,美国科学家破解了人类第 22组基因排序列图;未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药.
⑶ 基因工程的诞生经理了三个阶段,这三个阶段突出的成就是什
基因工程的诞生
一般认为1973年是基因工程诞生的元年
(S. Cohen等获得了卡那霉素和四环素双抗性的转化子菌落)
理论上的三大发现和技术上的三大发明
对于基因工程的诞生起到了决定性的作用。
(一)DNA是遗传物质被证实
1944年,Avery O.T.利用肺炎双球菌转化实验
1944年,美国洛克菲勒研究所的Oswald Avery等公开发表了改进的肺炎双球菌实验结果。
(1) S型菌细胞提取物及其纯化的DNA都可使R型菌转变成S型菌;
(2)经DNase 处理的S型菌细胞提取物失去了转化作用。
(3)经胰蛋白酶处理的S型菌细胞提取物仍有转化作用。
不仅证实了DNA是遗传物质,而且证明了DNA可以将一个细菌的性状转给另一个细菌,他的工作被称为是现代生物科学的革命性开端。
(二)DNA双螺旋模型的提出
DNA是遗传物质已被证实,但是DNA是怎样携带并传递遗传信息的?在细胞增殖过程中,DNA是怎样复制的?因此,对于DNA结构的研究成为了当时生物学家研究的热点。
1953年,Francis Crick和James Watson搜集了力所能及的资料,提出了DNA的双螺旋模型。随后,DNA的半保留复制和半不连续复制机理也被阐明,为基因工程的诞生奠定了坚实的理论基础。
(三)“中心法则”和“操纵子学说”的提出
既然,DNA是遗传信息的载体,那么它是如何传递遗传信息的呢?遗传信息又是如何控制生物的表型性状的呢?
以Nireberg等为代表的一批科学家经过艰苦的努力,确定了遗传信息以密码方式传递,每三个核苷酸组成一个密码子,代表一个氨基酸,到1966年,全部破译了64个密码子,并提出了遗传信息传递的“中心法则”。
1961年,Jacques Monod和 Fancois Jacob提出了原核基因调控的
操纵子模型(operon model)。
(四)工具酶的发现和应用
1970年Smith等分离并纯化了限制性核酸内切酶Hind II, 1972年,H.W.Boyer等相继发现了EcoR I 一类重要的限制性内切酶。
1967年,世界上有五个实验室几乎同时发现DNA连接酶,特别是1970年H.G.Khorana等发现的T4 DNA连接酶具有更高的连接活性。
1970年,Baltimore等和Temin等在RNA肿瘤病毒中各自发现了反转录酶,完善了中心法则,用于构建cDNA 文库。
(五)载体的发现及其应用
载体主要是小分子量的复制子如:病毒、噬菌体、质粒。
1972年,美国Stanford大学的P. Berg 等首次成功地实现了DNA的体外重组;
6、重组子导入受体细胞技术
1944年,肺炎链球菌被成功转化。
1970年,大肠杆菌才被成功转化,得益于CaCl2的应用
基因工程诞生
1973年,Stanford大学的Cohen等成功地利用体外重组实现了细菌间性状的转移。
1973年被定为基因工程诞生的元年。
⑷ 基因工程的历史大事记
1866年,奥地利遗传学家孟德尔神父根据豌豆杂交实验发现生物的遗传基因规律,提出遗传因子概念,并总结出孟德尔遗传定律。
1868年,瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的DNA;
1882年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体,也就是后来的染色体;
1909年丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词,用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA(脱氧核糖核酸),并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年,美国生化学家沃森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结构,奠下了基因工程的基础;
1969年 科学家成功分离出第一个基因。
1980年 科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。
1983年 科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。
1988年 K.Mullis发明了PCR技术。
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1994年中科院曾邦哲提出转基因禽类金蛋计划和“输卵管生物反应器(ovict bioreactor)”以及“系统遗传学(system genetics)”等概念、原理、名词和方法等。
1996年,第一只克隆羊诞生;
1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司,与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成,这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国,也是参与这一计划的惟一发展中国家。
1999年12月1日国际人类基因组计划联合研究小组宣布,完整破译出人体第22对染色体的遗传密码,这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码,但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日 德、日等国科学家宣布,已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱,这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
⑸ 什么是基因工程
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。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
什么是基因工程?【简介】
基因工程是生物工程的一个重要分支,它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。 所谓基因工程(genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术,是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源物质在其中“安家落户”,进行正常的复制和表达,从而获得新物种的一种崭新技术。
基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于本世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学。一般来说,基因工程是指在基因水平上的遗传工程,它是用人为方法将所需要的某一供体生物的遗传物质--DNA大分子提取出来,在离体条件下用适当的工具酶进行切割后,把它与作为载体的DNA分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中,以让外源遗传物质在其中"安家落户",进行正常复制和表达,从而获得新物种的一种崭新的育种技术。 这个定义表明,基因工程具有以下几个重要特征:首先,外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖,能够跨越天然物种屏障,把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中,而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系,这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征是,一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增,这样实现很少量DNA样品"拷贝"出大量的DNA,而且是大量没有污染任何其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体。科学家将改变人类生殖细胞DNA的技术称为“基因系治疗”(germlinetherapy),通常所说的“基因工程”则是针对改变动植物生殖细胞的。无论称谓如何,改变个体生殖细胞的DNA都将可能使其后代发生同样的改变。
迄今为止,基因工程还没有用于人体,但已在从细菌到家畜的几乎所有非人生命物体上做了实验,并取得了成功。事实上,所有用于治疗糖尿病的胰岛素都来自一种细菌,其DNA中被插入人类可产生胰岛素的基因,细菌便可自行复制胰岛素。基因工程技术使得许多植物具有了抗病虫害和抗除草剂的能力;在美国,大约有一半的大豆和四分之一的玉米都是转基因的。目前,是否该在农业中采用转基因动植物已成为人们争论的焦点:支持者认为,转基因的农产品更容易生长,也含有更多的营养(甚至药物),有助于减缓世界范围内的饥荒和疾病;而反对者则认为,在农产品中引入新的基因会产生副作用,尤其是会破坏环境。
诚然,仍有许多基因的功能及其协同工作的方式不为人类所知,但想到利用基因工程可使番茄具有抗癌作用、使鲑鱼长得比自然界中的大几倍、使宠物不再会引起过敏,许多人便希望也可以对人类基因做类似的修改。毕竟,胚胎遗传病筛查、基因修复和基因工程等技术不仅可用于治疗疾病,也为改变诸如眼睛的颜色、智力等其他人类特性提供了可能。目前我们还远不能设计定做我们的后代,但已有借助胚胎遗传病筛查技术培育人们需求的身体特性的例子。比如,运用此技术,可使患儿的父母生一个和患儿骨髓匹配的孩子,然后再通过骨髓移植来治愈患儿。
随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,特别是当人们了解到遗传密码是由 RNA转录表达的以后,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。 如果将一种生物的 DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,就可以按照人类的愿望,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型,这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。 这种做法就像技术科学的工程设计,按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”,“组装”成新的基因组合,创造出新的生物。这种完全按照人的意愿,由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术,就称为“基因工程”,或者说是“遗传工程”。
【基因工程的基本操作步骤】
1.获取目的基因是实施基因工程的第一步。
2.基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步,也是基因工程的核心。
3.将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。
4.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。
基因工程的前景科学界预言,21世纪是一个基因工程世纪。基因工程是在分子水平对生物遗传作人为干预,要认识它,我们先从生物工程谈起:生物工程又称生物技术,是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术,利用活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工,提供大量有用产品的综合性工程技术。
生物工程的基础是现代生命科学、技术科学和信息科学。生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品,例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料,还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等社会服务。
生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造,利用生物生产人们想要的特殊产品。随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。
美国的吉尔伯特是碱基排列分析法的创始人,他率先支持人类基因组工程 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,不就可以按照人类的愿望,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗?这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同,它很像技术科学的工程设计,即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”,“组装”成新的基因组合,创造出新的生物。这种完全按照人的意愿,由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术,就被称为“基因工程”,或者称之为“遗传工程”。
人类基因工程走过的主要历程怎样呢?1866年,奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律;1868年,瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的DNA;1882年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体,也就是后来的染色体;1944年,美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料,而不是蛋白质;1953年,美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结果,奠下了基因工程的基础;1980年,第一只经过基因改造的老鼠诞生;1996年,第一只克隆羊诞生;1999年,美国科学家破解了人类第 22组基因排序列图;未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药。
人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图,或化学中的元素周期表;也有科学家把基因组图谱比作字典,但不论是从哪个角度去阐释,破解人类自身基因密码,以促进人类健康、预防疾病、延长寿命,其应用前景都是极其美好的。人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后,破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。美国的贝克维兹正在观察器皿中的菌落,他曾对人类基因组工程提出警告。
科学研究证明,一些困扰人类健康的主要疾病,例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都与基因有关。依据已经破译的基因序列和功能,找出这些基因并针对相应的病变区位进行药物筛选,甚至基于已有的基因知识来设计新药,就能“有的放矢”地修补或替换这些病变的基因,从而根治顽症。基因药物将成为21世纪医药中的耀眼明星。基因研究不仅能够为筛选和研制新药提供基础数据,也为利用基因进行检测、预防和治疗疾病提供了可能。比如,有同样生活习惯和生活环境的人,由于具有不同基因序列,对同一种病的易感性就大不一样。明显的例子有,同为吸烟人群,有人就易患肺癌,有人则不然。医生会根据各人不同的基因序列给予因人而异的指导,使其养成科学合理的生活习惯,最大可能地预防疾病。
人类基因工程的开展使破译人类全部DNA指日可待。
信息技术的发展改变了人类的生活方式,而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前,一些国家人口的平均寿命已突破80岁,中国也突破了70岁。有科学家预言,随着癌症、心脑血管疾病等顽症的有效攻克,在2020至2030年间,可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年,人类的平均寿命将达到90至95岁。
人类将挑战生命科学的极限。1953年2月的一天,英国科学家弗朗西斯·克里克宣布:我们已经发现了生命的秘密。他发现DNA是一种存在于细胞核中的双螺旋分子,决定了生物的遗传。有趣的是,这位科学家是在剑桥的一家酒吧宣布了这一重大科学发现的。破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。1987年,美国科学家提出了“人类基因组计划”,目标是确定人类的全部遗传信息,确定人的基因在23对染色体上的具体位置,查清每个基因核苷酸的顺序,建立人类基因库。1999年,人的第22对染色体的基因密码被破译,“人类基因组计划”迈出了成功的一步。可以预见,在今后的四分之一世纪里,科学家们就可能揭示人类大约5000种基因遗传病的致病基因,从而为癌症、糖尿病、心脏病、血友病等致命疾病找到基因疗法。
继2000年6月26日科学家公布人类基因组"工作框架图"之后,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原"工作框架图"的基础上,经过整理、分类和排列后得到的,它更加准确、清晰、完整。人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息,破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将对生命科学和生物技术的发展起到重要的推动作用。随着人类基因组研究工作的进一步深入,生命科学和生物技术将随着新的世纪进入新的纪元。
基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑,但生物技术的巨大进步使人类对未来的想象有了更广阔的空间。
基因工程大事记
1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念,并总结出孟德尔遗传定律。
1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词,用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA(脱氧核糖核酸),并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969年 科学家成功分离出第一个基因。
1980年 科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。
1983年 科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。
1988年 K.Mullis发明了PCR技术。
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司,与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成,这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国,也是参与这一计划的惟一发展中国家。
1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布,完整破译出人体第22对染色体的遗传密码,这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码,但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日 德、日等国科学家宣布,已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱,这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
[编辑本段]基因研究 各国争先恐后 基因时代的全球版图
让我们看一下在新世纪到来时,世界各国的基因科学研究状况。
英国:早在20世纪80年代中期,英国就有了第一家生物科技企业,是欧洲国家中发展最早的。如今它已拥有560家生物技术公司,欧洲70家上市的生物技术公司中,英国占了一半。
德国:德国政府认识到,生物科技将是保持德国未来经济竞争力的关键,于是在1993年通过立法,简化生物技术企业的审批手续,并且拨款1.5亿马克,成立了3个生物技术研究中心。此外,政府还计划在未来5年中斥资12亿马克,用于人类基因组计划的研究。1999年德国研究人员申请的生物技术专利已经占到了欧洲的14%。
法国:法国政府在过去10年中用于生物技术的资金已经增加了10倍,其中最典型的项目就是1998年在巴黎附近成立的号称“基因谷”的科技园区,这里聚集着法国最有潜力的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备仿照“基因谷”建立自己的生物科技园区。
西班牙:马尔制药公司是该国生物科技企业的代表,该公司专门从海洋生物中寻找抗癌物质。其中最具开发价值的是ET-743,这是一种从加勒比海和地中海的海底喷出物中提取的红色抗癌药物。ET-743计划于2002年在欧洲注册生产,将用于治疗骨癌、皮肤癌、卵巢癌、乳腺癌等多种常见癌症。
印度:印度政府资助全国50多家研究中心来收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏僻部落的内部通婚习俗,印度人口的基因库是全世界保存得最完整的,这对于科学家寻找遗传疾病的病理和治疗方法来说是个非常宝贵的资料库。但印度的私营生物技术企业还处于起步阶段。
日本:日本政府已经计划将明年用于生物技术研究的经费增加23%。一家私营企业还成立了“龙基因中心”,它将是亚洲最大的基因组研究机构。
新加坡:新加坡宣布了一项耗资6000万美元的基因技术研究项目,研究疾病如何对亚洲人和白种人产生不同影响。该计划重点分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人管用,以最终获得用于确定和治疗疾病的新知识;并设立高技术公司来制造这一研究所衍生出的药物和医疗产品。
中国:参与了人类基因组计划,测定了1%的序列,这为21世纪的中国生物产业带来了光明。这“1%项目”使中国走进生物产业的国际先进行列,也使中国理所当然地分享人类基因组计划的全部成果、资源与技术。
[编辑本段]基因工程与农牧业、食品工业
运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种,还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
1.转基因鱼
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)。
2.转基因牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)。
3.转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
4.转鱼抗寒基因的番茄
5.转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
6.不会引起过敏的转基因大豆
7.超级动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
8.特殊动物
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
9.抗虫棉
苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫,把这部分基因导入棉花的离体细胞中,再组织培养就可获得抗虫棉。
[编辑本段]基因工程与环境保护
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况,却不易因环境污染而大量死亡,甚至还可以吸收和转化污染物。
基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
(通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类,用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属,分解DDT等毒害物质。)
[编辑本段]基因治疗可待 医学革命到来
“基因”释意 现在我们通用的“基因”一词,是由“gene”音译而来的。基因就是决定一个生物物种的所有生命现象的最基本的因子。科学家们认为这个词翻译得不仅音顺,意义也贴切,是科学名词外语汉译的典范。基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮,而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代,有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。
用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达,并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术,治病治根,所以有人又把它形容为“分子外科”。
我们可以将基因治疗分为性细胞基因和体细胞基因治疗两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作,使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显,它并没前改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景,以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。
无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的临床试验阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性,这是当前基因治疗的研究现状。
可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性,提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服,但总的趋势是令人鼓舞的。据统计,截止1998年底,世界范围内已有373个临床法案被实施,累计3134人接受了基因转移试验,充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样,基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。
[编辑本段]基因工程将使传统中药进入新时代
5月13日 13日参加“中药与天然药物”国际研讨会的中国专家认为,转基因药用植物或器官研究、有效次生代谢途径关键酶基因的克隆研究、中药DNA分子标记以及中药基因芯片的研究等,已成为当今中药研究的热点,并将使传统中药进入一个崭新的时代。
据北京大学天然药物及仿生学药物国家重点实验室副主任果德安介绍,转基因药用植物或器官和组织研究是中国近几年中药生物技术比较活跃的领域之一。
在转基因药用植物的研究方面,中国医学科学院药用植物研究所分别通过发根农杆菌和根癌农杆菌诱导丹参形成毛状根和冠瘿瘤进而再分化形成植株,他们将其与栽培的丹参作了形态和化学成分比较研究,结果发现毛状根再生的植株叶片皱缩、节间缩短、植株矮化、须根发达等;而冠瘿组织再生的植株株形高大、根系发达、产量高,丹参酮的含量高于对照,这对丹参的良种繁育,提高药材质量具有重要意义。
果德安说,研究中药化学成分的生物合成途径,不仅可以有助于这些化学成分的仿生合成,而且还可以人为地对这些化学成分的合成进行生物调控,有利于定向合成所需要的化学成分。国内有关这方面的研究已经开始起步。
据了解,中国在中药研究中生物技术应用方面的研究已经渐渐兴起,有些方面如药用植物组织与细胞培养,已积累了二三十年的经验,理论和技术都相当成熟,而且在全国范围内已形成了一定的规模。其中,中药材细胞工程研究正处于鼎盛时期。
果德安介绍说,面对许多野生植物濒于灭绝,一些特殊环境下的植物引种困难等问题,中国科学工作者开始探索通过高等植物细胞、器官等的大量培养生产有用的次生代谢物。研究内容包括通过高产组织或细胞系的筛选与培养条件的优化和通过对次生代谢产物生物合成途径的调控等,达到降低成本及提高次生代谢产物产量的目的。
此外,近来利用植物悬浮培养细胞或不定根、发状根对外源化学成分进行生物转化的研究也在悄然兴起,并已取得了一定的进展。
不仅如此,科学工作者更加重视对次生代谢产物生物合成途径调控的研究。这些研究都取得了令人兴奋的成果,说明中国的药用植物的细胞培养已进入一个崭新的时代。
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⑹ 求基因工程文章
迄今为止,基因工程还没有用于人体,但已在从细菌到家畜的几乎所有非人生命物体上做了实验,并取得了成功。事实上,所有用于治疗糖尿病的胰岛素都来自一种细菌,其DNA中被插入人类可产生胰岛素的基因,细菌便可自行复制胰岛素。基因工程技术使得许多植物具有了抗病虫害和抗除草剂的能力;在美国,大约有一半的大豆和四分之一的玉米都是转基因的。目前,是否该在农业中采用转基因动植物已成为人们争论的焦点:支持者认为,转基因的农产品更容易生长,也含有更多的营养(甚至药物),有助于减缓世界范围内的饥荒和疾病;而反对者则认为,在农产品中引入新的基因会产生副作用,尤其是会破坏环境。
基因工程的前景科学界预言,21世纪是一个基因工程世纪。基因工程是在分子水平对生物遗传作人为干预,要认识它,我们先从生物工程谈起:生物工程又称生物技术,是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术,利用活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工,提供大量有用产品的综合性工程技术。
生物工程的基础是现代生命科学、技术科学和信息科学。生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品,例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料,还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等社会服务。
生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造,利用生物生产人们想要的特殊产品。随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。
美国的吉尔伯特是碱基排列分析法的创始人,他率先支持人类基因组工程 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,不就可以按照人类的愿望,设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗?这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同,它很像技术科学的工程设计,即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”,“组装”成新的基因组合,创造出新的生物。这种完全按照人的意愿,由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术,就被称为“基因工程”,或者称之为“遗传工程”。
人类基因工程走过的主要历程怎样呢?1866年,奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律;1868年,瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的DNA;1882年,德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体,也就是后来的染色体;1944年,美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料,而不是蛋白质;1953年,美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结果,奠下了基因工程的基础;1980年,第一只经过基因改造的老鼠诞生;1996年,第一只克隆羊诞生;1999年,美国科学家破解了人类第 22组基因排序列图;未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药。
人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图,或化学中的元素周期表;也有科学家把基因组图谱比作字典,但不论是从哪个角度去阐释,破解人类自身基因密码,以促进人类健康、预防疾病、延长寿命,其应用前景都是极其美好的。人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后,破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。美国的贝克维兹正在观察器皿中的菌落,他曾对人类基因组工程提出警告。
科学研究证明,一些困扰人类健康的主要疾病,例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都与基因有关。依据已经破译的基因序列和功能,找出这些基因并针对相应的病变区位进行药物筛选,甚至基于已有的基因知识来设计新药,就能“有的放矢”地修补或替换这些病变的基因,从而根治顽症。基因药物将成为21世纪医药中的耀眼明星。基因研究不仅能够为筛选和研制新药提供基础数据,也为利用基因进行检测、预防和治疗疾病提供了可能。比如,有同样生活习惯和生活环境的人,由于具有不同基因序列,对同一种病的易感性就大不一样。明显的例子有,同为吸烟人群,有人就易患肺癌,有人则不然。医生会根据各人不同的基因序列给予因人而异的指导,使其养成科学合理的生活习惯,最大可能地预防疾病。
人类基因工程的开展使破译人类全部DNA指日可待。
信息技术的发展改变了人类的生活方式,而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前,一些国家人口的平均寿命已突破80岁,中国也突破了70岁。有科学家预言,随着癌症、心脑血管疾病等顽症的有效攻克,在2020至2030年间,可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年,人类的平均寿命将达到90至95岁。
人类将挑战生命科学的极限。1953年2月的一天,英国科学家弗朗西斯·克里克宣布:我们已经发现了生命的秘密。他发现DNA是一种存在于细胞核中的双螺旋分子,决定了生物的遗传。有趣的是,这位科学家是在剑桥的一家酒吧宣布了这一重大科学发现的。破译人类和动植物的基因密码,为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。1987年,美国科学家提出了“人类基因组计划”,目标是确定人类的全部遗传信息,确定人的基因在23对染色体上的具体位置,查清每个基因核苷酸的顺序,建立人类基因库。1999年,人的第22对染色体的基因密码被破译,“人类基因组计划”迈出了成功的一步。可以预见,在今后的四分之一世纪里,科学家们就可能揭示人类大约5000种基因遗传病的致病基因,从而为癌症、糖尿病、心脏病、血友病等致命疾病找到基因疗法。
继2000年6月26日科学家公布人类基因组"工作框架图"之后,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原"工作框架图"的基础上,经过整理、分类和排列后得到的,它更加准确、清晰、完整。人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息,破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将对生命科学和生物技术的发展起到重要的推动作用。随着人类基因组研究工作的进一步深入,生命科学和生物技术将随着新的世纪进入新的纪元。
基因工程在20世纪取得了很大的进展,这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物,一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因,使得动植物具有了原先没有的全新的性状,这引起了一场农业革命。如今,转基因技术已经开始广泛应用,如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物,它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑,但生物技术的巨大进步使人类对未来的想象有了更广阔的空间。
基因工程大事记
1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念,并总结出孟德尔遗传定律。
1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词,用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA(脱氧核糖核酸),并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969年 科学家成功分离出第一个基因。
1980年 科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。
1983年 科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。
1988年 K.Mullis发明了PCR技术。
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司,与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成,这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国,也是参与这一计划的惟一发展中国家。
1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布,完整破译出人体第22对染色体的遗传密码,这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码,但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日 德、日等国科学家宣布,已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱,这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
基因研究 各国争先恐后 基因时代的全球版图
让我们看一下在新世纪到来时,世界各国的基因科学研究状况。
英国:早在20世纪80年代中期,英国就有了第一家生物科技企业,是欧洲国家中发展最早的。如今它已拥有560家生物技术公司,欧洲70家上市的生物技术公司中,英国占了一半。
德国:德国政府认识到,生物科技将是保持德国未来经济竞争力的关键,于是在1993年通过立法,简化生物技术企业的审批手续,并且拨款1.5亿马克,成立了3个生物技术研究中心。此外,政府还计划在未来5年中斥资12亿马克,用于人类基因组计划的研究。1999年德国研究人员申请的生物技术专利已经占到了欧洲的14%。
法国:法国政府在过去10年中用于生物技术的资金已经增加了10倍,其中最典型的项目就是1998年在巴黎附近成立的号称“基因谷”的科技园区,这里聚集着法国最有潜力的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备仿照“基因谷”建立自己的生物科技园区。
西班牙:马尔制药公司是该国生物科技企业的代表,该公司专门从海洋生物中寻找抗癌物质。其中最具开发价值的是ET-743,这是一种从加勒比海和地中海的海底喷出物中提取的红色抗癌药物。ET-743计划于2002年在欧洲注册生产,将用于治疗骨癌、皮肤癌、卵巢癌、乳腺癌等多种常见癌症。
印度:印度政府资助全国50多家研究中心来收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏僻部落的内部通婚习俗,印度人口的基因库是全世界保存得最完整的,这对于科学家寻找遗传疾病的病理和治疗方法来说是个非常宝贵的资料库。但印度的私营生物技术企业还处于起步阶段。
日本:日本政府已经计划将明年用于生物技术研究的经费增加23%。一家私营企业还成立了“龙基因中心”,它将是亚洲最大的基因组研究机构。
新加坡:新加坡宣布了一项耗资6000万美元的基因技术研究项目,研究疾病如何对亚洲人和白种人产生不同影响。该计划重点分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人管用,以最终获得用于确定和治疗疾病的新知识;并设立高技术公司来制造这一研究所衍生出的药物和医疗产品。
中国:参与了人类基因组计划,测定了1%的序列,这为21世纪的中国生物产业带来了光明。这“1%项目”使中国走进生物产业的国际先进行列,也使中国理所当然地分享人类基因组计划的全部成果、资源与技术。
基因工程与农牧业、食品工业
运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种,还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
1.转基因鱼
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)。
2.转基因牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)。
3.转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
4.转鱼抗寒基因的番茄
5.转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
6.不会引起过敏的转基因大豆
7.超级动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
8.特殊动物
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
9.抗虫棉
苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫,把这部分基因导入棉花的离体细胞中,再组织培养就可获得抗虫棉。
[编辑本段]基因工程与环境保护
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况,却不易因环境污染而大量死亡,甚至还可以吸收和转化污染物。
基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
(通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类,用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属,分解DDT等毒害物质。)
基因治疗可待 医学革命到来
“基因”释意 现在我们通用的“基因”一词,是由“gene”音译而来的。基因就是决定一个生物物种的所有生命现象的最基本的因子。科学家们认为这个词翻译得不仅音顺,意义也贴切,是科学名词外语汉译的典范。基因作为机体内的遗传单位,不仅可以决定我们的相貌、高矮,而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代,有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。
用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达,并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术,治病治根,所以有人又把它形容为“分子外科”。
我们可以将基因治疗分为性细胞基因和体细胞基因治疗两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作,使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显,它并没前改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景,以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。
无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的临床试验阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性,这是当前基因治疗的研究现状。
可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性,提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服,但总的趋势是令人鼓舞的。据统计,截止1998年底,世界范围内已有373个临床法案被实施,累计3134人接受了基因转移试验,充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样,基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。
[编辑本段]基因工程将使传统中药进入新时代
5月13日 13日参加“中药与天然药物”国际研讨会的中国专家认为,转基因药用植物或器官研究、有效次生代谢途径关键酶基因的克隆研究、中药DNA分子标记以及中药基因芯片的研究等,已成为当今中药研究的热点,并将使传统中药进入一个崭新的时代。
据北京大学天然药物及仿生学药物国家重点实验室副主任果德安介绍,转基因药用植物或器官和组织研究是中国近几年中药生物技术比较活跃的领域之一。
在转基因药用植物的研究方面,中国医学科学院药用植物研究所分别通过发根农杆菌和根癌农杆菌诱导丹参形成毛状根和冠瘿瘤进而再分化形成植株,他们将其与栽培的丹参作了形态和化学成分比较研究,结果发现毛状根再生的植株叶片皱缩、节间缩短、植株矮化、须根发达等;而冠瘿组织再生的植株株形高大、根系发达、产量高,丹参酮的含量高于对照,这对丹参的良种繁育,提高药材质量具有重要意义。
果德安说,研究中药化学成分的生物合成途径,不仅可以有助于这些化学成分的仿生合成,而且还可以人为地对这些化学成分的合成进行生物调控,有利于定向合成所需要的化学成分。国内有关这方面的研究已经开始起步。
据了解,中国在中药研究中生物技术应用方面的研究已经渐渐兴起,有些方面如药用植物组织与细胞培养,已积累了二三十年的经验,理论和技术都相当成熟,而且在全国范围内已形成了一定的规模。其中,中药材细胞工程研究正处于鼎盛时期。
果德安介绍说,面对许多野生植物濒于灭绝,一些特殊环境下的植物引种困难等问题,中国科学工作者开始探索通过高等植物细胞、器官等的大量培养生产有用的次生代谢物。研究内容包括通过高产组织或细胞系的筛选与培养条件的优化和通过对次生代谢产物生物合成途径的调控等,达到降低成本及提高次生代谢产物产量的目的。
此外,近来利用植物悬浮培养细胞或不定根、发状根对外源化学成分进行生物转化的研究也在悄然兴起,并已取得了一定的进展。
不仅如此,科学工作者更加重视对次生代谢产物生物合成途径调控的研究。这些研究都取得了令人兴奋的成果,说明中国的药用植物的细胞培养已进入一个崭新的时代。
果德安认为,今后研究的主要方向应集中在价值大且濒危的药用植物的组织细胞培养;对次生代谢产物的产生进行调控;一些重要中药化学成分的生物转化。另外,还应该加强动物药的生物技术研究。
[编辑本段]基因工程与医药卫生
1.基因工程药品的生产:
许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限,其价格往往十分昂贵。
微生物生长迅速,容易控制,适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内,让它们产生相应的药物,不但能解决产量问题,还能大大降低生产成本。
⑴基因工程胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药,长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取,100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素,其产量之低和价格之高可想而知。
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌,每2000L培养液就能产生100g胰岛素!大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题,还使其价格降低了30%-50%!
⑵基因工程干扰素
干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”!过去从人血中提取,300L血才提取1mg!其“珍贵”程度自不用多说。
基因工程人干扰素α-2b(安达芬) 是我国第一个全国产化基因工程人干扰素α-2b,具有抗病毒,抑制肿瘤细胞增生,调节人体免疫功能的作用,广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗,是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。
⑶其它基因工程药物
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产,均为解除人类的病苦,提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
2.基因诊断与基因治疗:
运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷,不但准确而且迅速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。
◆SCID的基因工程治疗
重症联合免疫缺陷(SCID)患者缺乏正常的人体免疫功能,只要稍被细菌或者病毒感染,就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶(简称ADA)的基因(ada)发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。
基因工程——产最高效药物的转基因动物
转基因动物是一种个体表达反应系统,代表了当今时代药物生产的最新成就,也是最复杂、最具有广阔前景的生物反应系统。就通过转基因动物家畜来生产基因药物而言,最理想的表达场所是乳腺。因为乳腺是一个外泌器官,乳汁不进入体内循环,不会影响到转基因动物本身的生理代谢反应。从转基因动物的乳汁中获取的基因产物,不但产量高、易提纯,而且表达的蛋白经过充分的修饰加工,具有稳定的生物活性,因此又称为“动物乳腺生物反应器”。所以用转基因牛、羊等家畜的乳腺表达人类所需蛋白基因,就相当于建一座大型制药厂,这种药物工厂显然具有投资少、效益高、无公害等优点。
从生物学的观点来看,生物机体对能量的利用和转化的效率是当今世界上任何机械装置所望尘莫及的。因此,通过转基因动物来生产药物是迄今为止人们所能想象得出的最为有效、最为先进的系统。
转基因动物的乳腺可以源源不断地提供目的基因的产生(药物蛋白质),不但产量高,而且表达的产物已经过充分修饰和加工,具有稳定的生物活性。作为生物反应器的转基因运动又可无限繁殖,故具有成本低、周期短和效益好的优点。一些由转基因家畜乳汁中分离的药物蛋白正用于临床试验。
目前,我国在转基因动物的研究领域,已获得了转基因小鼠、转基因兔、转基因鱼、转基因猪、转基因羊和转基因牛。20世纪90年代,国家“863”高技术计划已将转基因羊——乳腺生物反应器的研究列为重大项目。
虽然目前通过转基因动物(家畜)——乳腺生物反应器生产的药物或珍贵蛋白尚未形成产业,但据国外经济学家预测,大约10年后,转基因运动生产的药品就会鼎足于世界市场。那时,单是药物的年销售额就超过250亿美元(还不包括营养蛋白和其他产品),从而使转基因动物(家畜)——乳腺生物反应器产业成为最具有高额利润的新型工业。
2000年12月25日,北京三只转基因羊的问世以及在此之前各种转基因蔬菜、水稻、棉花等,使人们对转基因技术备加关注,那么转基因技术到底是一种什么样的神秘技术呢?
北京市顺义区三高科技农业试验示范区的北京兴绿原生物科技中心总畜牧师田雄杰先生介绍说,转基因动物和转基因羊的意义,不在于羊本身,而是它们身上产出的羊奶可以提取α抗胰蛋白酶,它们中的每一只都可称为一座天然基因药物制造厂,价值连城。
中国工程院院士、上海儿童医院上海医学遗传研究所所长曾溢滔先生认为,转基因动物是指通过实验方法,人工地把人们想要研究的动物或人类基因,或者是有经济价值的药物蛋白质基因,通常称为外源基因,导入动物的受精卵(或早期胚胎细胞),使之与动物本身的基因组整合在一起,这样外源基因能随细胞的分裂而增殖,并能稳定地遗传给下一代的一类动物。
田雄杰先生介绍,制备转基因羊,就是将人的α抗胰蛋白酶基因通过显微操作注进母羊受精卵的雄性细胞核,并使之与羊本身的基因整合起来,形成一体,这种新的基因组可以稳定地遗传到出生的小羊身上。小山羊也成了人工创造的与它们母亲不同的新品系,它们的后代也将带有这种α抗胰蛋白酶基因。这个过程有些类植物的嫁接术。
制备转基因动物是项复杂的工作。目前,在转基因动物研制中,外源基因与动物本身的基因组整合率低,其表达往往不理想,外源基因应有的性质得不到充分表现或不表现。实验运动如牛、羊和猪的整合率一般为1%左右。这种情况的原因可能是多方面的,首先是目的基因的问题,不同的外源基因表达水平不相同,因每个个体而异;其次是外源基因表达载体内部各个部分的组合和连接是否合理等;还有一点更重要,就是外源基因到达动物基因组内整合的位置是否合理。科学家还弄不清楚整合在哪个伴置表达高,哪个位置表达低,人们还无法控制外源基因整合的位置,而只能是随机整合。因此,整合率低也就在所难免。
尽管转基因动物还有一些技术亟待解决,但是转基因动物研究所取得的巨大进展,特别是它在各个领域中的广泛应用,已经对生物医学、畜牧业和药物产业产生了深刻影响。
⑺ 基因工程大事记讲述了什么
1860至1870年奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念,并总结出孟德尔遗传定律。
1909年丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词,用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年3位美国科学家分离出细菌的DNA(脱氧核糖核酸),并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969年科学家成功分离出第一个基因。
1980年科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。
1983年科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。
1988年K.Mullis发明了PCR技术。
1990年10月被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司,与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成,这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月中国获准加入人类基因组计划,负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国,也是参与这一计划的唯一发展中国家。
1999年12月1日国际人类基因组计划联合研究小组宣布,完整破译出人体第二十二对染色体的遗传密码。这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日美国塞莱拉公司宣布破译出一名被实验者的完整遗传密码,但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日德、日等国科学家宣布,已基本完成了人体第二十一对染色体的测序工作。
2000年6月26日科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日美英等国科学家宣布绘出拟南介基因组的完整图谱,这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日中、美、日、德、法、英六国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
2002年10月国际人类基因组单体型图计划启动,中国承担10%任务。
2003年人类基因组计划宣布完成。
2003年11月西南农业大学和中国科学院北京基因组研究所合作,完成了家蚕基因组“框架图”绘制工作。
2004年12月英国《柳叶刀》杂志报道,英国伦敦的医生近日用基因疗法为严重联合免疫缺陷儿童进行治疗获得成功。
2005年12月美国NIH启动的肿瘤基因组计划诞生,这项准备时间长达三年,耗资1亿美元的试点工程专门研究人类基因与癌症之间的联系。
2007年9月克雷·文特公开了他自己的基因组排列结果。
2009年9月1日《Science》杂志专题报道了中国科学家张亚平院士历时七年的研究成果,从基因溯源角度证实了狗起源于中国的论点。
⑻ 20世纪重大的科技发明
20世纪重大的科技发明:
1、军用飞机。
1903年12月17日,美国莱特兄弟在人类历史上首次驾驶自己设计、制造的动力飞机飞行成功。1909年,美国陆军装备了第一架军用飞机,机上装有1台30马力的发动机,最大速度68公里/小时。
同年制成1架双座莱特A型飞机,用于训练飞行员。至20世纪20年代,军用飞机在法、德、英等国得到迅速发展,远远超过了美国。
2、青霉素。
近代,1928年英国细菌学家弗莱明首先发现了世界上第一种抗生素—青霉素,亚历山大·弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。
1928年,英国科学家Fleming在实验研究中最早发现了青霉素,但由于当时技术不够先进,认识不够深刻,Fleming并没有把青霉素单独分离出来。
3、电视机。
最早由英国工程师约翰·洛吉·贝尔德在1925年发明。电视用电的方法即时传送活动的视觉图像。同电影相似,电视利用人眼的视觉残留效应显现一帧帧渐变的静止图像,形成视觉上的活动图像。
4、互联网。
是网络与网络之间所串连成的庞大网络,这些网络以一组通用的协议相连,形成逻辑上的单一巨大国际网络。
因特网始于1969年的美国。是美军在ARPA(阿帕网,美国国防部研究计划署)制定的协定下,首先用于军事连接,后将美国西南部的加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福大学研究学院、UCSB(加利福尼亚大学)和犹他州大学的四台主要的计算机连接起来。
5、计算机。
是20世纪最先进的科学技术发明之一,对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响,并以强大的生命力飞速发展。
它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域,已形成了规模巨大的计算机产业,带动了全球范围的技术进步,由此引发了深刻的社会变革,计算机已遍及一般学校、企事业单位,进入寻常百姓家,成为信息社会中必不可少的工具。
⑼ 请教一下,20世纪70年代基因工程技术三大发明是什么
1、限制性内切酶和DNA连接酶
2、基因工程载体(病毒、噬菌体、质粒)
3、逆转录酶