基因工程學術論文

2023-01-31 來源：互聯網

基因工程是在分子生物學和分子遺傳學綜合發展基礎上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術科學。下面是由小編整理的基因工程學術論文，謝謝你的閱讀。

基因工程學術論文篇一

摘要：基因工程是在分子生物學和分子遺傳學綜合發展基礎上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術科學。基因工程是一項很精密的尖端生物技術。可以把某一生物的基因轉殖送入另一種細胞中，甚至可把細菌、動植物的基因互換。當某一基因進入另一種細胞，就會改變這個細胞的某種功能。這項工程創造出原本自然界不存在的重組基因。它不僅為醫藥界帶來新希望，在農業上提高產量改良作物，并且對環境污染、能源危機提供解決之道，甚至可用在犯罪案件的偵查。基因工程的發展現狀和前景是怎么樣呢，而又有哪些利弊?

關鍵詞：基因工程;發展現狀;發展前景;基因工程利弊

(相關資料圖)

一、基因工程

(一)基因工程的概念及發展

1.概念

基因工程又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品。

2.發展

生物學家于20 世紀50 年代發現了DNA 的雙螺旋結構，從微觀層面更進一步認識了人類及其他生物遺傳的物質載體，這是人類在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后，科學家開始破譯生物遺傳基因的遺傳密碼，簡單地說，就是將控制生物遺傳特征的每一種基因的核苷酸排列順序弄清楚。在搞清楚某些單個基因的核苷酸排列順序基礎上，進而進行有計劃、大規模地對人類、水稻等重要生物體的全部基因圖譜進行測序和詮釋。

(二)基因工程的發展現狀及前景

1.發展現狀

(1)基因工程應用于農業方面。運用基因工程方法，把負責特定的基因轉入農作物中去，構建轉基因植物，有抗病蟲害，抗逆，保鮮，高產，高質的優點。

下面列舉幾個代表性方法。

①增加農作物產品營養價值如：增加種子、塊莖蛋白質含量，改變植物蛋白必需氨基酸比例等。

②提高農作物抗逆性能如：抗病蟲害、抗旱、抗澇、抗除草劑等性能。

③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物轉變為能同根瘤菌共生，或具固氮能力，將代替無數個氮肥廠。④增加植物次生代謝產物產率。植物次生代謝產物構成全世界藥物原料的 25% ，如治療瘧疾的奎寧、治療白血病的長春新堿、治療高血壓的東莨菪堿、作為麻醉劑的嗎啡等。

⑤運用轉基因動物技術，可培育畜牧業新品種。

二、基因工程應用于醫藥方面

目前，以基因工程藥物為主導的基因工程應用產業已成為全球發展最快產業之一，前景廣闊。基因工程藥物主要包括細胞因子、抗體、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。對預防人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內的各種傳染病、類風濕疾病等有重要作用。我們最為熟悉的干擾素(IFN)就是一類利用基因工程技術研制成的多功能細胞因子，在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發性硬化癥和類風濕關節炎等多種疾病。并且應用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中試，并進入臨床驗證階段;專門用于治療腫瘤的“腫瘤基因導彈”也將在不久完成研制，它可有目的地尋找并殺死腫瘤，將使癌癥的治愈成為可能。

三、基因工程應用于環保方面

工業發展以及其它人為因素造成的環境污染已遠遠超出了自然界微生物的凈化能力，基因工程技術可提高微生物凈化環境的能力。美國利用DNA 重組技術把降解芳烴、萜烴、多環芳烴、脂肪烴的4 種菌體基因鏈接，轉移到某一菌體中構建出可同時降解4 種有機物的“超級細菌”，用之清除石油污染，在數小時內可將水上浮油中的2/3 烴類降解完，而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期問世的DNA 改組技術可以創新基因，并賦予表達產物以新的功能，創造出全新的微生物，如可將降解某一污染物的不同細菌的基因通過PCR 技術全部克隆出來，再利用基因重組技術在體外加工重組，最后導入合適的載體，就有可能產生一種或幾種具有非凡降解能力的超級菌株，從而大大地提高降解效率。

(一)發展前景

基因工程應用重組DNA 技術培育具有改良性狀的糧食作物的工作已初見成效。重組DNA 技術的一個顯著特點是，它注往可以使一個生物獲得與之固有性狀完全無關的新功能，從而引起生物技術學發生革命性的變革，使人們可以在大量擴增的細胞中生產哺乳動物的蛋白質，其意義無疑是相當重大的。將控制這些藥物合成的目的基因克隆出來，轉移到大腸桿菌或其它生物體內進行有效的表達，于是就可以方便地提取到大量的有用藥物。目前在這個領域中已經取得了許多成功的事例，其中最突出的要數重組胰島素的生產。重組DNA 技術還有力地促進了醫學科學研究的發展。它的影響所及有疾病的臨床診斷、遺傳病的基因治療、新型疫苗的研制以及癌癥和艾滋病的研究等諸多科學，并且均已取得了相當的成就。

(二)基因工程的利與弊

1.基因工程的利

遺傳疾病乃是由于父或母帶有錯誤的基因。基因篩檢法可以快速診斷基因密碼的錯誤;基因治療法則是用基因工程技術來治療這類疾病。產前基因篩檢可以診斷胎兒是否帶有遺傳疾病，這種篩檢法甚至可以診斷試管內受精的胚胎，早至只有兩天大，尚在八個細胞階段的試管胚胎。做法是將其中之一個細胞取出，抽取DNA，偵測其基因是否正常，再決定是否把此胚胎植入母親的子宮發育。胎兒性別同時也可測知。基因篩檢并不改變人的遺傳組成，但基因治療則會。目前全世界正重視發展永續性農業，希望農業除了具有經濟效益，還要生生不息，不破壞生態環境。基因工程正可幫忙解決這類問題。基因工程可以改良農糧作物的營養成分或增強抗病抗蟲特性。可以增加畜禽類的生長速率、牛羊的泌乳量、改良肉質及脂肪含量等。

2.基因工程的弊

廣泛的基因篩檢將會引起一連串的社會問題。雖然基因篩檢可幫助醫生更早期更有效地治療病人，但可能妨礙他的未來生活就業。基因工程會產生“殺蟲劑”的作物，也可能對大環境有害，它們或許會殺死不可預期的益蟲，影響昆蟲生態的平衡。轉基因食品不同于相同生物來源之傳統食品，遺傳性狀的改變，將可能影響細胞內之蛋白質組成，進而造成成份濃度變化或新的代謝物生成，其結果可能導致有毒物質產生或引起人的過敏癥狀，甚至有人懷疑基因會在人體內發生轉移，造成難以想象的后果。轉基因食品潛在危害包括：食物內所產生的新毒素和過敏原;不自然食物所引起其它損害健康的影響;應用在農作物上的化學藥品增加水和食物的污染;抗除草劑的雜草會產生;疾病的散播跨越物種障礙;農作物的生物多樣化的損失;生態平衡的干擾。

四、結束語

隨著社會科技的進步，基因工程的發展將成為必然。盡管它會給我們帶來一些危害但是仍然為我們帶來了很多好處。不僅為我們提供了新的能源而且促進了各國的經濟的發展，所以在我們發展基因工程的同時應該盡力避免一些危害，而讓有利的方面盡可能應用。

參考文獻：

[1]陳宏.2004.基因工程原理與應用.北京：中國農業出版社

[2]胡銀崗.2006.植物基因工程.楊凌.西北農林科技大學出版社

[3]劉祥林.聶劉旺.2005.基因工程.北京：科學出版社

[4]陸德如.陳永青.2002.基因工程.北京：化學工業出版社

[5]王關林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京：科學出版社

基因工程學術論文篇二

基因工程蛋白藥物發展概況

【摘要】近些年，隨著生物技術的發展，基因工程制藥產業突飛猛進，本文就一些相關的重要蛋白藥物的市場概況和研究進展作一概述。

【關鍵詞】基因工程蛋白藥物發展概況

中圖分類號：R97 文獻標識碼：B 文章編號：1005-0515(2011)6-255-03

基因工程制藥是隨著生物技術革命而發展起來的。1980 年，美國通過Bayh-Dole 法案，授予科學家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆專利，這是現代生物制藥產業發展的里程碑。1982 年，第一個生物醫藥產品在美國上市銷售，標志著生物制藥業從此走入市場[1]。

生物制藥業有不同于傳統制藥業的特點：首先，生物制藥具有“靶向治療”作用;其次，生物制藥有利于突破傳統醫藥的專利保護到期等困境;再次，生物制藥具有高技術、高投入、高風險、高收益特性;此外，生物制藥具有較長的產業鏈[1]。生物制藥業這一系列的特點決定了其在21世紀國民經濟中的重要地位，歷版中國藥典收錄的生物藥物品種也是逐漸增多[2](圖一)。

當前生物制藥業的發展趨勢在于不斷地改進、完善和創新生物技術，在基因工程藥物研發投入逐年增加的基礎上，我國生物制藥的產值及利潤增長迅猛， 2006-2008年三年就實現了利潤翻番[2](表一)。隨著研究的深入，當前生物藥的熱點逐漸聚焦到通過新技術大量生產一些對醫療有重要意義且成分確定的蛋白上。研究表明，在我國的基因工程藥物中，蛋白質類藥物超過50%[3]。而這些源自基因工程菌表達的蛋白，如疫苗、激素、診斷工具、細胞因子等在生物醫學領域的應用主要包括4個方面：即疾病或感染的預防;臨床疾病的治療;抗體存在的診斷和新療法的發現。利用基因工程技術(重組DNA技術)生產蛋白主要有三方面的理由：1.需求性，天然蛋白的供應受限制，隨需求的不斷增加，數量上難以滿足，使它得不到廣泛應用;2.安全性，一些天然蛋白質的原料可能受到致病性病毒的污染，且難以消除或鈍化;3.特異性，來自天然原料的蛋白往往殘留污染，會引起診斷試驗所不應有的背景[4]。

以下將介紹一些基因工程產物的市場概況和研究發展。

1 促紅細胞生成素

是細胞因子的一種，在骨髓造血微環境下促進紅細胞的生成。1985年科學家應用基因重組技術，在實驗室獲得重組人EPO(rhEPO)，1989年安進(Amgen)公司的第一個基因重組藥物Epogen獲得FDA的批準，適應癥為慢性腎功能衰竭導致的貧血、惡性腫瘤或化療導致的貧血、失血后貧血等[5,6]。

2001年，EPO的全球銷售額達21.1億美元，2002年達26.8億美元，2003年全世界EPO的年銷售額超過50億美元。創下生物工程藥品單個品種之最，是當今最成功的基因工程藥物。用過EPO的大多數病人感覺良好，在治療期間無明顯毒副作用或功能失調。重組體CHO細胞可以放大到生產規模以滿足對EPO的需求。

2 胰島素

自1921 年胰島素被Banting 等人成功提取并應用于臨床以來，已經挽救了無數糖尿病患者的生命。僅2000年，胰島素在全球范圍內就大約延長了5100萬名I型糖尿病病人的壽命。20世紀80年代初，人胰島素又成為了商業現實;80 年代末利用基因重組技術成功生物合成人胰島素，大腸桿菌和酵母都被用作胰島素表達的寄主細胞[7]。

國內外可工業化生產人胰島素的企業只有美國的禮來公司、丹麥的諾和諾德公司、法國的安萬特公司和中國北京甘李生物技術有限公司等，胰島素類似物也僅在上述4個國家生產，且每個公司只能生產艮效或速效類似物巾的個品種，主要原因是要達到生物合成人胰島素產業化的技術難度特別大，若無高精尖的高密度發酵技術、純化技術和工業化生產經驗是無法實現的[8]。

3 疫苗

在人類歷史上，曾經出現過多種造成巨大生命和財產所示的疫癥，而在預防和消除這些疫癥的過程中疫苗發揮了十分關鍵的作用。所以疫苗被評為人類歷史上最重大的發現之一。

疫苗可分為傳統疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技術疫苗( high2tech vaccine)兩類,傳統疫苗主要包括減毒活疫苗、滅活疫苗和亞單位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也從單純的預防傳染病發展到預防或治療疾病(包括傳染病) 以及防、治兼具[2]。

隨著科技的發展，對付艾滋病、癌癥、肝炎等多種嚴重威脅人類生命安全的疫苗開發取得巨大進展，這其中也孕育著巨大的商業機會[9]， 2007年全球疫苗銷售額就已達到163億美元，據美林證券公布的一份研究報告顯示，全球疫苗市場正以超過13%的符合增長率增長。而我國是疫苗的新興市場，國內疫苗市場發展潛力巨大，年增長率超過15%。

在以細胞培養為基礎的疫苗、抗體藥物生產中，Vero細胞、BHK21細胞、CHO細胞和Marc145細胞是最常用的細胞，這些細胞的反應器大規模培養技術支撐著行業的技術水平[4]。建立細胞培養和蛋白表達技術平臺，進一步完善生物反應器背景下的疫苗生產支撐技術是當前國際疫苗產業研究的重點。

4 抗體

從功能上劃分，抗體可分為治療性抗體和診斷性抗體;從結構特點上劃分，抗體可分為單克隆抗體和多克隆抗體。抗體可有效地治療各種疾病，比如自身免疫性疾病、心血管病、傳染病、癌癥和炎癥等[10,11]。抗體藥物的一大特點在于其較低甚至幾乎可以忽略的毒性。另外一個優勢是，抗體本身也許既可被當作一種治療武器，也可被用作傳遞藥物的一種工具。除了全人源化抗體以外，與小分子藥物、毒素或放射性有效載荷有關的結合性抗體也已經在理論上顯示出了強大的潛力，尤其是在癌癥治療方面[12]。

治療性抗體是世界銷售額最高的一類生物技術藥物,2008 年治療性抗體銷售額超過了300 億美元,占了整個生物制藥市場40%。在美國批準的99 種生物技術藥物中,抗體類藥物就占了30 種;在633 種處于臨床研究的生物技術藥物中, 有192 種為抗體藥物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治療研究中,治療性抗體占了一半[2]。截止2007年，美國FDA批準上市的抗體藥物見表二[13]。

參考文獻

[1] 章江益, 孫瑜, 王康力. 美國生物制藥產業發展及啟示[J]. 江蘇科技信息. 2011, 1(5): 11-14.

[2] 王友同, 吳梧桐, 吳文俊. 我國生物制藥產業的過去、現在和將來. 藥物生物技術[J]. 2010, 17(1): 1-14.

[3] 吳梧桐, 王友同, 吳文俊. 21世紀生物工程藥物的發展與展望[J]. 藥物生物技術. 2000, 7(2): 65-70.

[4] 儲炬, 李友榮. 現代工業發酵調控學(第二版)[M]. 化學工業出版社.

[5] Koury MJ, Bondurant MC. Maintenance by erythropoietin of viability and maturation of murine erythroid precursor cell[J]. Cell Physiol, 1988, 137(1):65.

[6] Cuzzole M, Mercurial F, Brugnara C. Use of recombinant human Erthro-poietin outside the setting of uremia[J]. Blood, 1997, 89(12): 4248-4267.

[7] 李萍, 劉國良. 最新胰島素制劑的研究進展概述[J]. 中國實用內科雜志. 2003, 23(1): 19-20.

[8] 張石革, 梁建華. 胰島素及胰島素類似物的進展與應用[J]. 藥學專論. 2005, 14(11): 21-23.

[9] 徐衛良. 生物制品供應鏈優化與供貨提前期縮短問題研究――基于葛蘭素史克(中國)疫苗部的實例分析(碩士學位論文). 上海交通大學, 2005.

[10] Presta LG. Molecular engineering and design of therapentic antilodies[J]. Curr Opin Immunol, 2008, 20(4): 460.

[11] Liu XY, Pop LM, Vitetta ES. Engineering therapeutic monoclonal antibodies[J]. Immunol Rev, 2008, 222: 9.

[12] 陳志南. 基于抗體的中國生物制藥產業化前景. 中國醫藥生物技術[J]. 2007, 1(1): 2.

[13] 于建榮, 陳大明, 江洪波. 抗體藥物研發現狀與發展態勢[J]. 生物產業技術. 2009, 1(3): 49.?

看了"基因工程學術論文"的人還看:

1.高中生物選修三基因工程知識點總結

2.高二生物基因工程知識點梳理

3.淺談基因工程在農業生產中的應用