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基因改造科技论文

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基因改造科技论文

最近被朋友圈和各大公众号基因编辑婴儿的文章链接和评论刷屏了,因为这个事情和每个人的未来息息相关,涉及范围广泛,不同的大V出现了两极分化的观点,不同的观点也一直在激烈的碰撞。生物医学界普遍强烈谴责这种行为,我们群也进行了激烈的讨论,尤其群里有生物医学界的学霸。发表了两点观点:“在人没有疾病的情况下,人为的为了做实验编辑基因,对人不带来治疗效果,而是带来潜在风险”。这两个小孩原本就是健康的小孩,在我眼里这样的做实验人的目的完全是为了自己的成功和出名。第二点,学霸提到:“还记得几个月前出了个新闻用基因编辑方法可以把蚊子灭绝吗?同样的技术,用在不同生物上也会有类似的效果,制约大家的就是行业规范和伦理。结果,现在,这些全被击穿了”。这样的一个如同基因的核弹武器具有巨大的威力,是需要收到严格限制和管控的。因为威力巨大,用的人不同,会具备毁灭性打击,进攻总是比防守容易。千万不能低估大众的想象力。这次的新闻广泛的传播,基因编辑撕开了一个口子后,有多少人会幻想去做这方面的试验,尤其是有先天性遗传病的,生健康小孩困难的,已经有不同想法的有钱人,觉得自己这代不行,想要靠下一代好基因的普通人.......第三点,“这样的生物技术出现,以后就会让人种分离——穷人和富人,无论生理技能和寿命都将不一样”。人人生而平等,就是无论贫穷还是富有,下一代的基因都是相差无几的,这个情况如果下去,无非这些结果。“弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是”——《三体》里面贯穿整个小说的一句话想送给大家。当我们拥有不属于自己的超力量时候,比如核弹,基因改造.....就像一个反对的大V所说“当人类把自己想象成上帝,那将是最可怕的灾难的开始。”也有一个大V说了这个事件对未来的影响“基因编辑婴儿,这个技术已经打开,那就关不上了,尤其是有明确好处时,舆论的谴责,法律的禁止,都无法阻止想要的人们得到它。接受也罢,抗拒也罢,它终将改变人类。”我不否认这个以后可能会发展到,地下操作这些事情,完全禁止总是非常理想化的。现实中,不同的人的道德水平和关于道德伦理的理解实在是千差万别的。很多人看到这次的新闻,仿佛置身于科幻文章一样。我自己从小也是科幻谜,初中开始就一直每月看《科幻世界》,高中开始在《科幻世界》中追刘慈欣的《三体》连载,现在反复看了很多遍。那么多年前那么多篇科幻世界的文章,对其中两篇婴儿的基因改造科幻文,非常印象深刻。第一篇短篇科幻文章:里面的科学家是顶尖的生物医学界的科学狂人,他致力于通过科学改造出来最完美的人类小孩,设置出来完美小孩之前,他的朋友一直反对他在做上帝的工作,但是已经来不及反对了。就像这两天的双胞胎已经出生了。很颠覆的一刻来临,他虔诚的看着他的实验室出来的那个完美婴儿,结果出来的是一个非常普通,和别的婴儿毫无差别的人类小孩……这篇科幻明显的写了一个故事,我们不断追求完美的小孩其实已经存在,宇宙创造我们就已经很完美了。第二篇短篇科幻文章:一位女科学家,觉得每个婴儿从成长的过程要学的东西,是耗费十几年的。因为如此,科技的增长才非常缓慢。于是她研究出,母体的记忆,感受,经历,和思维是同样遗传给腹中胎儿的。她疯狂开始做人体试验,第一个实验中婴儿是研究所的一位保洁阿姨,怀孕的小孩。当这个小孩还在肚子里面的时候,已经拥有保洁阿姨这半辈子的记忆,感受,学识,思维所有她脑中的东西,在小孩脑子也有。于是小孩子尚在肚子里的时候,开始和她们两个沟通聊天。和她妈妈回忆起,她妈小时候,大字不识,成长过程差点在农村里面就夭折的各种辛苦的经历。回忆她那时候去县城,几十公里,从农村一路走过去,脚磨的起泡,在路边饥渴难耐的感觉。保洁阿姨对着腹中胎儿说,这些都过去了,现在生活也慢慢变好了,期待着胎儿的降生。结果胎儿反应剧烈,她对世界所有的认知都是母亲这么艰辛的半辈子,她受不了自己也要过那样的人生,这与母亲腹中羊水温暖的环境天渊之别。不管这个女科学家和保洁阿姨怎么对胎儿说未来的生活会越来越好的,胎儿始终不信,总记得她妈这么多年的苦难……觉得自己是肯定过不了那么难的生活,然后婴儿就在肚子里面用脐带缠绕了自己的脖子,自杀了。直到这样,这个女科学家才明白,无知其实是对婴儿成长的重要保护。我看过那么多篇科幻文章,当我们想象自己在那个世界之后,再回到现实世界,会异常珍惜现实世界的平和和幸福,这些我们习以为常的东西,待我们进入科幻的世界后,才会发现,我们以为的理所当然,其实只是偶然。

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 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。下面是由我整理的基因工程学术论文,谢谢你的阅读。 基因工程学术论文篇一 摘 要: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 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把某一生物的基因转殖送入另一种细胞中,甚至可把细菌、动植物的基因互换。当某一基因进入另一种细胞,就会改变这个细胞的某种功能。这项工程创造出原本自然界不存在的重组基因。它不仅为医药界带来新希望,在农业上提高产量改良作物,并且对环境污染、能源危机提供解决之道,甚至可用在犯罪案件的侦查。基因工程的发展现状和前景是怎么样呢,而又有哪些利弊? 关键词:基因工程;发展现状;发展前景;基因工程利弊 一、基因工程 (一)基因工程的概念及发展 1.概念 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。 2.发展 生物学家于20 世纪50 年代发现了DNA 的双螺旋结构,从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体,这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后,科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码,简单地说,就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上,进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。 (二)基因工程的发展现状及前景 1.发展现状 (1)基因工程应用于农业方面。运用基因工程方法,把负责特定的基因转入农作物中去,构建转基因植物,有抗病虫害,抗逆,保鲜,高产,高质的优点。 下面列举几个代表性方法。 ①增加农作物产品营养价值如:增加种子、块茎蛋白质含量,改变植物蛋白必需氨基酸比例等。 ②提高农作物抗逆性能如:抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂等性能。 ③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌共生,或具固氮能力,将代替无数个氮肥厂。④增加植物次生代谢产物产率。植物次生代谢产物构成全世界药物原料的 25% ,如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。 ⑤运用转基因动物技术,可培育畜牧业新品种。 二、基因工程应用于医药方面 目前,以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快产业之一,前景广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。对预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子,在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。 并且应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试,并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制,它可有目的地寻找并杀死肿瘤,将使癌症的治愈成为可能。 三、基因工程应用于环保方面 工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力,基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA 重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4 种菌体基因链接,转移到某一菌体中构建出可同时降解4 种有机物的“超级细菌”,用之清除石油污染,在数小时内可将水上浮油中的2/3 烃类降解完,而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期问世的DNA 改组技术可以创新基因,并赋予表达产物以新的功能,创造出全新的微生物,如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR 技术全部克隆出来,再利用基因重组技术在体外加工重组,最后导入合适的载体,就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株,从而大大地提高降解效率。 (一)发展前景 基因工程应用重组DNA 技术培育具有改良性状的粮食作物的工作已初见成效。重组DNA 技术的一个显著特点是,它注往可以使一个生物获得与之固有性状完全无关的新功能,从而引起生物技术学发生革命性的变革,使人们可以在大量扩增的细胞中生产哺乳动物的蛋白质,其意义无疑是相当重大的。将控制这些药物合成的目的基因克隆出来,转移到大肠杆菌或其它生物体内进行有效的表达,于是就可以方便地提取到大量的有用药物。目前在这个领域中已经取得了许多成功的事例,其中最突出的要数重组胰岛素的生产。 重组DNA 技术还有力地促进了医学科学研究的发展。它的影响所及有疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新型疫苗的研制以及癌症和艾滋病的研究等诸多科学,并且均已取得了相当的成就。 (二)基因工程的利与弊 1.基因工程的利 遗传疾病乃是由于父或母带有错误的基因。基因筛检法可以快速诊断基因密码的错误;基因治疗法则是用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛检可以诊断胎儿是否带有遗传疾病,这种筛检法甚至可以诊断试管内受精的胚胎,早至只有两天大,尚在八个细胞阶段的试管胚胎。做法是将其中之一个细胞取出,抽取DNA,侦测其基因是否正常,再决定是否把此胚胎植入母亲的子宫发育。胎儿性别同时也可测知。 基因筛检并不改变人的遗传组成,但基因治疗则会。目前全世界正重视发展永续性农业,希望农业除了具有经济效益,还要生生不息,不破坏生态环境。基因工程正可帮忙解决这类问题。基因工程可以改良农粮作物的营养成分或增强抗病抗虫特性。可以增加畜禽类的生长速率、牛羊的泌乳量、改良肉质及脂肪含量等。 2.基因工程的弊 广泛的基因筛检将会引起一连串的社会问题。虽然基因筛检可帮助医生更早期更有效地治疗病人,但可能妨碍他的未来生活就业。基因工程会产生“杀虫剂”的作物,也可能对大环境有害,它们或许会杀死不可预期的益虫,影响昆虫生态的平衡。转基因食品不同于相同生物来源之传统食品,遗传性状的改变,将可能影响细胞内之蛋白质组成,进而造成成份浓度变化或新的代谢物生成,其结果可能导致有毒物质产生或引起人的过敏症状,甚至有人怀疑基因会在人体内发生转移,造成难以想象的后果。转基因食品潜在危害包括:食物内所产生的新毒素和过敏原;不自然食物所引起其它损害健康的影响;应用在农作物上的化学药品增加水和食物的污染;抗除草剂的杂草会产生;疾病的散播跨越物种障碍;农作物的生物多样化的损失;生态平衡的干扰。 四、结束语 随着社会科技的进步,基因工程的发展将成为必然。尽管它会给我们带来一些危害但是仍然为我们带来了很多好处。不仅为我们提供了新的能源而且促进了各国的经济的发展,所以在我们发展基因工程的同时应该尽力避免一些危害,而让有利的方面尽可能应用。 参考文献: [1]陈宏.2004.基因工程原理与应用.北京:中国农业 出版社 [2]胡银岗.2006.植物基因工程.杨凌.西北农林科技大学出版社 [3]刘祥林.聂刘旺.2005.基因工程.北京:科学出版社 [4]陆德如.陈永青.2002.基因工程.北京:化学工业出版社 [5]王关林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京:科学出版社 基因工程学术论文篇二 基因工程蛋白药物发展概况 【摘要】近些年,随着生物技术的发展,基因工程制药产业突飞猛进,本文就一些相关的重要蛋白药物的市场概况和研究进展作一概述。 【关键词】基因工程 蛋白药物 发展概况 中图分类号:R97 文献标识码:B 文章编号:1005-0515(2011)6-255-03 基因工程制药是随着生物技术革命而发展起来的。1980 年,美国通过Bayh-Dole 法案,授予科学家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆专利,这是现代生物制药产业发展的里程碑。1982 年,第一个生物医药产品在美国上市销售,标志着生物制药业从此走入市场[1]。 生物制药业有不同于传统制药业的特点:首先,生物制药具有“靶向治疗”作用;其次,生物制药有利于突破传统医药的专利保护到期等困境;再次,生物制药具有高技术、高投入、高风险、高收益特性;此外,生物制药具有较长的产业链[1]。生物制药业这一系列的特点决定了其在21世纪国民经济中的重要地位,历版中国药典收录的生物药物品种也是逐渐增多[2](图一)。 当前生物制药业的发展趋势在于不断地改进、完善和创新生物技术,在基因工程药物研发投入逐年增加的基础上,我国生物制药的产值及利润增长迅猛, 2006-2008年三年就实现了利润翻番[2](表一)。随着研究的深入,当前生物药的热点逐渐聚焦到通过新技术大量生产一些对医疗有重要意义且成分确定的蛋白上。研究表明,在我国的基因工程药物中,蛋白质类药物超过50%[3]。而这些源自基因工程菌表达的蛋白,如疫苗、激素、诊断工具、细胞因子等在生物医学领域的应用主要包括4个方面:即疾病或感染的预防;临床疾病的治疗;抗体存在的诊断和新疗法的发现。利用基因工程技术(重组DNA技术)生产蛋白主要有三方面的理由:1.需求性,天然蛋白的供应受限制,随需求的不断增加,数量上难以满足,使它得不到广泛应用;2.安全性,一些天然蛋白质的原料可能受到致病性病毒的污染,且难以消除或钝化;3.特异性,来自天然原料的蛋白往往残留污染,会引起诊断试验所不应有的背景[4]。 以下将介绍一些基因工程产物的市场概况和研究发展。 1 促红细胞生成素 是细胞因子的一种,在骨髓造血微环境下促进红细胞的生成。1985年科学家应用基因重组技术,在实验室获得重组人EPO(rhEPO),1989年安进(Amgen)公司的第一个基因重组药物Epogen获得FDA的批准,适应症为慢性肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤或化疗导致的贫血、失血后贫血等[5,6]。 2001年,EPO的全球销售额达亿美元,2002年达亿美元,2003年全世界EPO的年销售额超过50亿美元。创下生物工程药品单个品种之最,是当今最成功的基因工程药物。用过EPO的大多数病人感觉良好,在治疗期间无明显毒副作用或功能失调。重组体CHO细胞可以放大到生产规模以满足对EPO的需求。 2 胰岛素 自1921 年胰岛素被Banting 等人成功提取并应用于临床以来,已经挽救了无数糖尿病患者的生命。仅2000年,胰岛素在全球范围内就大约延长了5100万名I型糖尿病病人的寿命。20世纪80年代初,人胰岛素又成为了商业现实;80 年代末利用基因重组技术成功生物合成人胰岛素,大肠杆菌和酵母都被用作胰岛素表达的寄主细胞[7]。 国内外可工业化生产人胰岛素的企业只有美国的礼来公司、丹麦的诺和诺德公司、法国的安万特公司和中国北京甘李生物技术有限公司等,胰岛素类似物也仅在上述4个国家生产,且每个公司只能生产艮效或速效类似物巾的个品种,主要原因是要达到生物合成人胰岛素产业化的技术难度特别大,若无高精尖的高密度发酵技术、纯化技术和工业化生产经验是无法实现的[8]。 3 疫苗 在人类历史上,曾经出现过多种造成巨大生命和财产所示的疫症,而在预防和消除这些疫症的过程中疫苗发挥了十分关键的作用。所以疫苗被评为人类历史上最重大的发现之一。 疫苗可分为传统疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技术疫苗( high2tech vaccine)两类,传统疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也从单纯的预防传染病发展到预防或治疗疾病(包括传染病) 以及防、治兼具[2]。 随着科技的发展,对付艾滋病、癌症、肝炎等多种严重威胁人类生命安全的疫苗开发取得巨大进展,这其中也孕育着巨大的商业机会[9], 2007年全球疫苗销售额就已达到163亿美元,据美林证券公布的一份研究报告显示,全球疫苗市场正以超过13%的符合增长率增长。而我国是疫苗的新兴市场,国内疫苗市场发展潜力巨大,年增长率超过15%。 在以细胞培养为基础的疫苗、抗体药物生产中,Vero细胞、BHK21细胞、CHO细胞和Marc145细胞是最常用的细胞,这些细胞的反应器大规模培养技术支撑着行业的技术水平[4]。建立细胞培养和蛋白表达技术平台,进一步完善生物反应器背景下的疫苗生产支撑技术是当前国际疫苗产业研究的重点。 4 抗体 从功能上划分,抗体可分为治疗性抗体和诊断性抗体;从结构特点上划分,抗体可分为单克隆抗体和多克隆抗体。抗体可有效地治疗各种疾病,比如自身免疫性疾病、心血管病、传染病、癌症和炎症等[10,11]。抗体药物的一大特点在于其较低甚至几乎可以忽略的毒性。另外一个优势是,抗体本身也许既可被当作一种治疗武器,也可被用作传递药物的一种工具。除了全人源化抗体以外,与小分子药物、毒素或放射性有效载荷有关的结合性抗体也已经在理论上显示出了强大的潜力,尤其是在癌症治疗方面[12]。 治疗性抗体是世界销售额最高的一类生物技术药物,2008 年治疗性抗体销售额超过了300 亿美元,占了整个生物制药市场40%。在美国批准的99 种生物技术药物中,抗体类药物就占了30 种;在633 种处于临床研究的生物技术药物中, 有192 种为抗体药物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治疗研究中,治疗性抗体占了一半[2]。截止2007年,美国FDA批准上市的抗体药物见表二[13]。 参考文献 [1] 章江益, 孙瑜, 王康力. 美国生物制药产业发展及启示[J]. 江苏科技信息. 2011, 1(5): 11-14. [2] 王友同, 吴梧桐, 吴文俊. 我国生物制药产业的过去、现在和将来. 药物生物技术[J]. 2010, 17(1): 1-14. [3] 吴梧桐, 王友同, 吴文俊. 21世纪生物工程药物的发展与展望[J]. 药物生物技术. 2000, 7(2): 65-70. [4] 储炬, 李友荣. 现代工业发酵调控学(第二版)[M]. 化学工业出版社. [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, 刘国良. 最新胰岛素制剂的研究进展概述[J]. 中国实用内科杂志. 2003, 23(1): 19-20. [8] 张石革, 梁建华. 胰岛素及胰岛素类似物的进展与应用[J]. 药学专论. 2005, 14(11): 21-23. [9] 徐卫良. 生物制品供应链优化与供货提前期缩短问题研究――基于葛兰素史克(中国)疫苗部的实例分析(硕士学位论文). 上海交通大学, 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] 陈志南. 基于抗体的中国生物制药产业化前景. 中国医药生物技术[J]. 2007, 1(1): 2. [13] 于建荣, 陈大明, 江洪波. 抗体药物研发现状与发展态势[J]. 生物产业技术. 2009, 1(3): 49.看了"基因工程学术论文"的人还看: 1. 高中生物选修三基因工程知识点总结 2. 高二生物基因工程知识点梳理 3. 浅谈基因工程在农业生产中的应用 4. 植物叶绿体基因工程发展探析 5. 关于蔬菜种植的学术论文

几年前,国外发明了一种新的基因改造技术,国内也有广泛应用,但国内外都只限使用于动植物(无论体细胞还是性细胞)或人类的体细胞。限于伦理问题以及一些国家的法律明文禁止,一直无人改造人类性细胞的基因。

这一状况,于4月18日被我国中山大学生物学副教授黄军就及其合作者打破。他们在世界上首次报道了改造人类性细胞基因后获得早期胚胎。一石激起千层浪,该研究引发的担忧近日不断发酵。

这一技术进展为何会引发巨大的伦理争议?基因技术一旦应用于性细胞,不仅可能出现基因的“私人定制”,而且可以影响很多代,甚至人类进化。《赛先生》将对此刊发多篇文章,欢迎不同意见投稿。在今天刊发的首篇文章中,中科院生物物理研究所助理研究员王承志认为,这一技术进展打开了“潘多拉魔盒”,引起的后果可能无法预料。

王承志(中科院生物物理研究所助理研究员)

4月18日,中山大学生物学副教授黄军就带领的研究组在Protein & Cell杂志发表论文,在世界上首次报道了使用基因编辑技术改造人类胚胎的研究进展。在这项研究中,该研究小组对人三原核受精卵中的HBB基因(编码红细胞珠蛋白)进行了改造。一石激起千层浪,国际科学界对该研究做出了迅速而态度迥异的反应,该研究引发的伦理担忧也在不断发酵。

遗传病:无尽的缺陷

在黄军就课题组发表的论文中,他们改造了受精卵中编码珠蛋白的HBB基因,该基因的突变会导致一种常见的遗传疾病——β地中海贫血。

这种疾病可导致严重贫血、发育不良、骨骼改变,甚至引起新生儿死亡。而类似的遗传疾病还有很多,它们中的很大一部分是家族性遗传。这些疾病一代又一代地折磨着整个家族,就像他们的祖先中了某种不可解的诅咒。

20世纪之前,人们对这些疾病的认识还非常肤浅,几乎毫无对策。让其雪上加霜的是,近亲结婚的风气在古代的东西方都非常盛行。16世纪,显赫一时的西班牙哈布斯堡王朝继承人查尔斯二世,因其家族长期近亲结婚而身患多种遗传疾病,特别是因生理缺陷而没有子嗣,进而最终导致了哈布斯堡王朝的迅速衰落。中国古代的近亲结婚也时常发生,比较著名的例子是汉武帝和其皇后陈阿娇是表亲。

显而易见,近亲结婚导致遗传缺陷基因在家族中不断继承并累积,而不同遗传背景的人通婚则会不断“稀释”遗传缺陷基因。但即使父母双方只有一个人的一条染色体含有某遗传缺陷基因,其后代继承该基因的可能性依然高达二分之一。显然,如果要在一个家族中彻底杜绝一种遗传病,就必须保证出生的所有婴儿都不携带患病基因,而生理条件下体内受精过程是随机的。

2014年,北京大学乔杰、谢晓亮和汤富酬研究组合作,利用极体的单细胞测序技术帮助一对患有遗传病的夫妇,体外选择了不含有致病基因和已知突变的胚胎,从而让他们的宝宝完全摆脱了“家族魔咒”。这是遗传病学历史上“里程碑”式的突破,让人类第一次在个体水平上终结了其家族的致病基因。

这项工作与黄军就团队的工作的区别,在于这只是一个人工选择受精胚胎的过程,并不触及人为改造胚胎基因的伦理红线。而这根红线,却不啻人类与“造物主”的分隔线。越过它,人类就可能进入改造自身物种的另一个世界。

基因改造:“上帝”之手

人类对于自身从哪里来,以及自身为何是人类这种问题的思考大概从未停止过,因为不同的文化中都能找到一个相似的故事:一位(或多位)具有超能力的“神”创造出了所有的物种,包括人。这些不同文化背景的神话故事中还能找到另外一些相似的故事,比如都有一些“神”能够改造现有的物种,如古希腊神话中雅典娜将美杜莎的长发改造成毒蛇,日本神话中甚至有邪鬼蛊惑一位男人种下其爱人头颅而得到人面树的传说。可见,人类的想象力已经可以跨界改造生物了。

事实上,人类对于改造物种的渴求一直存在并不断实践着。今天,和人类关系密切的动植物,从办公室中的盆栽到家里养的宠物,再到作为食物的各种畜牧动物,几乎都是人类通过各种育种方法改造(主要是通过杂交)而来,而这一切背后的原理直到上个世纪才被人类认识。

今天,关于生物性状两个最基本的知识几乎已变为常识:一切生物的性状都由基因决定;基因的本质是脱氧核糖核酸(DNA)序列。当人类窥探到了造物的奥秘以后,不可避免的事情即将发生:人类想改造自己。

人类是想改造自己的,从越来越风靡的整形医院就能看出来,但人类从未在基因层面上改造过自己。自从“双螺旋结构”的大门打开以后,人类对DNA的操作越来越随心所欲。限制性内切酶、连接酶、修饰酶等工具不断被发现和改造,科学家可以在试管中将DNA片段像乐高积木一样任意拼接;聚合酶链式反应、DNA合成技术和DNA测序技术使得科学家可以阅读并创造新的DNA序列;细胞内同源重组现象的发现使得科学家可以对细胞内的DNA进行编辑:首先是原核生物如大肠杆菌,随后低等的真核生物如酵母也被攻克,然后果蝇、斑马鱼、老鼠等一系列模式生物也都被科学家逐一“拿下”。

2013年,CRISPR-Cas9技术的问世,使得基因改造成为一项成本极其低廉,操作极其简单的事情,任何一个有基本分子生物学背景的学生都能在很短时间内学会并操作。至此,“上帝之手”仿佛已经掌握在人类手中:我们有能力改造人体细胞内的基因,甚至改变胚胎的基因而得到我们想要的个体。

配合美好的想象,技术可以让一切听上去都美好起来。科学界对于基因改造(业内人士称为基因编辑)技术也开始狂热起来,好消息接二连三地传来:科学家成功清除了艾滋病毒潜伏的细胞模型中的病毒DNA、科学家成功敲除了癌症细胞的致癌基因、科学家成功在人类干细胞中修改了遗传缺陷……科学家好像已经无所不能,只差将最后那扇门轻轻推开。

变种人:潘多拉魔盒?

电影《X战警》想象了由于基因进化人类出现了各种变种人,而变种人与普通人的冲突将世界带入各种灾难之中。基因编辑技术的成熟,使得基因可以人为被“进化”,从而可能让某些电影中的假想情节变为事实。

试想,如果人类胚胎基因可以被任意编辑,那么首先多种遗传疾病将可以被彻底根除,但人类并不会满足于此,因为人类还希望获得“更好”的基因。比如有些父母可能会希望孩子拥有“更聪明”“更健康”“更漂亮”等等的基因。基因技术一旦应用于胚胎,就可能出现基因的“私人定制”。正如整容技术最初在医学上,只是用于修复由于疾病或创伤造成的严重缺陷或畸形,而后不可避免地成为自我“定制”的途径。类似韩国选美赛中千篇一律的美貌面孔这种情形,谁知道会不会在基因层面再现?

如果基因改造仅仅是停留在人为选择甚至创造“更好”的基因来传给后代,世界也只是多些同质化的个体罢了。但倘若这个潘多拉魔盒一旦打开,引起的后果可能是无法预料的。

我们不能忘记,人类总有一些疯狂者,当他们掌握了某些资源后便会将人性踩在脚下。“二战”期间希特勒在对他的部下训话时说:“我们对于亿万愚蠢可笑的斯拉夫人,要采取这样的办法:把他们之中最优秀的按照我们的要求加以改造,而把其余的人隔离在他们自己的猪圈里”。即使人类文明经过惨痛的世界大战后进入了21世纪,极端宗教势力依然在很多地方横行。试想,他们中的某些人如果掌握了基因编辑技术并应用于人类,世界将会如何?

科学与伦理:人类将何去何从

爱尔兰剧作家萧伯纳曾有一句名言:“人生有两大悲剧,一是不能如愿,一是如愿。”科学家花费了大量精力将基因编辑技术发展到如今的高度,在多少代科学家消灭人类遗传病的愿望已经看到一丝曙光的时候,人类在“天堂”的门外是推门踏入禁区,还是三思而后行?这将决定人类的未来。

科学是纯洁的,正如法拉第将科学比喻为初生的婴儿。但婴儿终将长大成人,可怕的是,一旦其长大成人,就不再听父母的话了。它可能成为一位圣人,也可能成为恶魔。正如人类创造出财富,而如今财富也在控制着人类。科学如不能拴上伦理的红线,便可能变成脱缰的野马。

1996年,“多莉”克隆羊的诞生,标志着人类可以开始复制高等生物;2010年,“科学狂人”克莱格·文特尔首次合成人造生物“Synthia”,标志着人类可以创造全新物种;而如今,我们正站在定向改造人类——我们自身这个物种的禁区之前,伦理从来没有如此重要过。如今,多数国家已通过禁止克隆人的法律,也许现在到了我们的立法者直面这一问题的时候了。

基因工程技术和基因编辑技术

排放冷却是对流冷却的另一种。与再生冷却不同,用于排放冷却的冷却剂对推力室冷却吸热后不进入燃烧室参与燃烧,而是排放出去。直接排放冷却剂会降低推力室比冲,因此需要尽可能减少用于排放冷却的冷却剂流量,同时只在受热相对不严重的喷管出口段采用排放冷却。还有一种是辐射冷却,其热流由燃烧产物传给推力室,再由推力室室壁想周围空间辐射散热。辐射冷却的特点是简单、结构质量小。主要应用于大喷管的延伸段和采用耐高温材料的小推力发动机推力室。在组织推力室内冷却时,是通过在推力室内壁表面建立温度相对较低的液体或气体保护层,以减少传给推力室室壁的热流,降低壁面温度,实现冷却。内冷却主要分为头部组织的内冷却(屏蔽冷却)、膜冷却和发汗冷却三种方法。推力室采用内冷却措施后,由于需要降低保护层的温度,所以燃烧室壁面附近的混合比不同于中心区域的最佳混合比(多数情况下采用富燃料的近壁层),造成混合比沿燃烧室横截面分布不均匀,使燃烧效率有一定程度的降低。膜冷却与屏蔽冷却类似,是通过在内壁面附近建立均匀、稳定的冷却液膜或气膜保护层,对推力室内壁进行冷却,只是用于建立保护层的冷却剂不是喷注器喷入的,而是通过专门的冷却带供入。冷却带一般布置在燃烧室或喷管收敛段的一个横截面上。沿燃烧室长度方向上可以有若干条冷却带。为提高膜的稳定性,冷却剂常常经各冷却带上的缝隙或小孔流入采用发汗冷却时,推力室内壁或部分内壁由多孔材料制成,其孔径为数十微米。多孔材料通常用金属粉末烧结而成,或用金属网压制而成。此情况下,尽可能使材料中的微孔分布均匀,是单位面积上的孔数增多。液体冷却剂渗入内壁,建立起保护膜,使传给壁的热流密度下降。当用于发汗冷却的液体冷却剂流量高于某一临界值,在推力室内壁附近形成的是液膜。当冷却剂流量低于临界值流量时,内壁温度会高于当前压力下的冷却剂沸点,部分或全部冷却剂蒸发,形成气膜。除了以上热防护外,还有其他热防护方法如:烧蚀冷却、隔热冷却、热熔式冷却以及室壁的复合防护等。3 高焓气体发生器热防护方案综合上述方法结合实际情况,便得到高焓气体发生器的热防护方法。高焓气体发生器的燃烧室与液体火箭发动机的不同,省去前面的推力室部分,使得其结构更简单而有效。那么,所涉及到的热防护即为对燃烧室室壁的热防护部分。由于燃料进入燃烧室内迅速分解并放出大量

基因编辑又称基因组编辑或基因组工程是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。

这是一种有好有坏的技术,用得好的话,未来的人类可能不会得一些基因上遗传,用的不好的话,可能导致人类灭绝,

什么是基因编辑技术

基因克隆技术论文

我给你找了几篇,累死我了。呵呵。标题都可是《有感于克隆》 1 近年来,“克隆”二字在媒体刊物中频繁出现,吸引着人们好奇的眼球。“克隆人”技术的可行性和合法性在科学和道德等方面引起了人类广泛的争议。 “克隆”一词是一个泊来品,是英文clone的音译。简单地讲“克隆”就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与一般的无性繁殖是有区别的,科学家把人工遗传操作动物的繁殖过程叫克隆,这门生物技术叫克隆技术。克隆技术可以精细到以单个基因复制为单位,科学家将某种特定基因单离出来,将它与某有机体如某种酵母相结合,有机体将新基因融入自己的DNA结构后再行繁殖,产生出理想基因的复制品。 “拷贝”也是一个泊来词,它来自于电子文档的“copy”。在某种意义上来讲,“克隆”和“拷贝”具有一定程度的相似性。 有时候哀叹中华文化的“纯正性”遭到泊来品的侵袭,使得诸如这些clone、copy、DNA之类充斥于方块汉字之间。有时却也为人类文化遗产的大融合而感到欣慰。 前些天临写虞世南《孔子庙堂碑》,写到“圣期大唐,运膺九五,……于是在三睠命,吹万归仁,克隆帝道,丕承鸿业”,突觉眼睛一亮,这“帝道”还有可以“克隆”的?难道古人早已知道千年后的今天要产生一种“克隆”技术,或者说现代科学的术语与古人思想暗合?如果“帝道”可以“克隆”的话,我们只要照样“拷贝”三皇五帝、鸟生渔汤(尧舜禹汤),甚至“贞观”“开元”,岂不是好! 《孔子庙堂碑》为虞世南撰文并书写,碑文记载唐高祖五年,封孔子二十三世后裔孔德伦为褒圣侯,及修缮孔庙之事。虞书对于后世书风影响极大,黄山谷曾有“虞书庙堂贞观刻,千两黄金哪购得”之说。以前临写碑帖,重点放在其书法结体方面,对碑帖的内容只求有一定程度的了解,而不做太多的深究。怀着某种奇妙的心情,这一次认真仔细地研读了《庙堂碑》的碑文内容,对其中漫患缺失之字也进行了相当的考究,有些地方还专门请教了有关的专家学者。 世界上怕就怕认真二字。深究之下,原来此“克隆”非彼“克隆”。在“克隆帝道,丕承鸿业”中,“克”作“能够”解,如“克尽职守”、“克承”等均含此意。而“隆”可解释为“尊崇”或“使兴盛”,前者如“学之经,莫速乎好其人,隆礼次之”(《荀子》),后者如“隆国保家”等。于是乎“克隆帝道”可以解释为“能够尊崇帝王之道”“能够弘扬帝王之道”。 “克隆帝道”与“clone帝道”虽然其意不同,后者却也能自圆其说。如果能够使帝王之道“批量繁殖”,使人人皆成孔孟,岂不天下大同,从而实现圣人之治? 一时有感,是故乱侃。 2 随着“克隆”时代的来临,想必我们对“克隆”本身并不陌生,但随着“克隆”一词的广泛延伸到生活中,生活中无处不充满“克隆”的气息,而文学作品也成为“克隆”的理想温床。 而我却甘愿“克隆”,因为我们都知道,任何一个文学大师,他都是从“克隆”别人的东西,来寻找自己的理想之路,从别人的写作方式吸收营养变成自己的东西,当他到一个阶段后“克隆”这时就变成了自己的东西,那时他就不需要再“克隆”,有了自己的精神世界,别人的精神世界就无法容纳自己的思想了。 而有一种现象非常有趣,当我“克隆”别人的作品时,我发现也有人“克隆”我的东西,有句话说得好,好文传天下,真正传的是一种情绪,而正是这种情绪使人们明白生活不是梦境,但求个心灵自由。这时我会非常的高兴,高兴大家一起玩同一个文字游戏。如今是一个善于炒作的年代,往往一篇文章会出现不同的版本,后来才发现大家不过玩得是一个命题作文,遍地开花而已。这种跟风的思想是每个人都常有的,所以最时髦就是吃别人剩饭,比如写一篇以流行歌曲命名的文章,这样往往会起到非常好的共鸣效果。其实这也是一种“克隆”,他是“克隆”本身的延伸、扩大和其他。而我们往往沉迷其中,因为爱所以爱,哪怕是虚伪也乐此不疲。 当一个人名气大过一个人的时候,别人只当你是换了一个马甲,那时那些克隆别人东西的人才发现,他只不过成了原作者的阶石,成全了别人的更大名气和利益,比如网络上的一些查询功能就可以方便一些人进行更大力度的宣传,一些并不熟悉的网站,通过你的克隆会使原作者发现新大陆,使他更为兴奋,能更好地向全世界宣传,让世界都知道他,让他与世界沟通,这时“克隆”就是一种享受,何乐而不为。 现代社会是一个知识抢夺的时代,你想得到的,别人同样想得到。这时克隆好像长得像的人,只不过做着异曲同工的事罢了。如今的一些名家大师们当然很少上网,但是他们特别注重知识产权的保护和个人利益,作为没有什么名气的我,我甘愿“克隆”,我知道我甘愿的目的不在不保护自己的知识产权,也不在于随便侵犯别人的知识产权,目的是改变自己的思想世界,使自己能够有自己的独特掌握思想世界的能力,这时“克隆”的双赢效果就达到了。当然,那些不善于“克隆”的人往往会引发官司那你们就得不偿失了。我总结了我的“克隆”经验:首先,要有自己独特观点,“克隆”别人的东西首先要精华原作,再加上自己思想内容,特别是题目要取得引人入胜,心理学上叫混淆视听,让人们感觉你才是原作者;其次,要在文头和结尾段落尽量不要和原文一样,文字游戏玩一玩也不是很难的,我就不多说了,我想大家都明白;最后,一篇“克隆”文章成不成功,最重要的就是丰富其框架,你可以打破原有所有文章的框架,重新组合,使文章焕然一新,成为你自己的东西。 甘愿“克隆”的时代,是人们与日益增长文化需要的一种代替品,他的出现将会很长一段时间存在,但从“克隆”变成真正的自己,那就看自己能不能找到自己的路,有时一个人一生也找不到,有时一个人会在很短时间找到,许多文学大师就是找得快速的人。 所有的悲欢离合都是梦,“克隆”痛并快乐着,克不克隆就让时间证明一切,时间取决了一个真实的你,一个真正的世界,一篇真实的文章。而人们却永远忘记了作者,所以人们看懂的只是情绪,作者不过是历史长河中的一颗沙,好渺小。谁也不知道那些古人的作品是不是就是自己原创,而古代一个个写作家的写作,为了只是心情愉悦,并没有想美名传千载,我们这些后人只是受益者,因为那些思想的撞击,使我们更了解古代人的生活等各方面的事情,具有研究价值,除此之外,我想一个对文学不感兴趣的人,文学就是很肉麻而且无用的东西,但我们都知道,一个真正读懂的人,他所体会到得东西只是一种情绪,也只能是一种情绪。因为人是多愁善感的,才丰富了如今的文化市场,有看者才有写者,所以才有“克隆”。更映证了一句话:“天下文章一大抄,那管谁是真英雄。” 参考资料:我在红袖的文集,欢迎光临:

摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。

克隆一词是由clone音译而来,在音译名出现以前曾有一个意译名--无性繁殖系,指由单一细胞或共同祖先经有丝分裂得到的细胞群体或有机群体。我们通过细胞培养可以得到一个细胞克隆。克隆技术简史(小资料) 1938年,第一位现代胚胎学家、德国的汉斯•斯皮曼博士建议用成熟的细胞核植入卵子的办法进行哺乳动物克隆。 1952年,运用斯皮曼的构想,出现世界上第一只克隆青蛙。 1962年,约翰•格登宣布他用一个成熟细胞克隆出一只蝌蚪,从而引发了关于克隆的第一轮辩论。 1984年,斯蒂恩•威拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊。这是第一例得到证实的克隆哺乳动物。 1995年10月,美国麻省麻醉学家维坎蒂博士利用改良组织工程,令老鼠背上长出人耳,从而使人类能在实验室培育出可向人类移植的皮肤和软骨。 1996年7月,英国苏格兰罗斯林研究所成功地用羊乳腺细胞克隆出小绵羊"多利"。 1997年10月,英国专家研制出一个无头的青蛙胚胎,令其有关技术可以制造人类器官以便作为医学移植用途。 1999年7月,日本科学家克隆出多头牛,并将其肉类推向市场出售。 2000年4月,美国先进细胞工程公司克隆出6头比它们本身实际年龄年轻的小牛。 2000年,美国科学家用无性繁殖技术成功克隆出一只猴子"泰特拉",这意味着克隆人本身已没有技术障碍。 2001年11月25日,美国马萨诸塞州的生物技术公司成功克隆出人类胚胎,在克隆技术上迈出了重要一步。不过该公司表示其目的不是为了克隆人,而是为了获得能够用于治疗帕金森综合征和青少年糖尿病等各种疾病的干细胞。克隆是什么?克隆一词是由clone音译而来,在音译名出现以前曾有一个意译名--无性繁殖系,指由单一细胞或共同祖先经有丝分裂得到的细胞群体或有机群体。我们通过细胞培养可以得到一个细胞克隆。在微生物实验时,通过倒平皿,我们可以得到一个个的菌落,这些菌落其实就是细菌的克隆。可见克隆原来是个名词,指一群细胞或一群个体。随着分子生物学的发展,出现了核移植与基因工程之类的操作。核移植操作可以得到重建细胞,重建细胞可以繁殖成一个无性系;基因工程操作可以将某一被选定的基因拼接到质粒的复制子上,随着复制子的复制也能得到DNA分子的无性系。于是,有人就把这类操作称作克隆,即将clone一词由名词转化成动词,并将核移植称为 nuclear cloning(核克隆),通过基因工程得到DNA分子的无性系称为molecular cloning(分子克隆)。在这里克隆是一种实现无性繁殖(asexual reproduction)的操作,是一种显微操作或分子生物学操作,而不是一般意义上的无性繁殖(或无性繁殖操作)。这也许正是克隆一词能够存在而不被无性繁殖替代的原因。 克隆羊 多利羊又称克隆羊,其实是用核克隆技术产生的羊。有人说,只有多利羊才是真正的克隆羊,其他报导,如克隆猪、克隆牛等,由于它们是由胚胎细胞发育而成的,而胚胎细胞是有性繁殖产生的,所以,不是真正意义上的克隆。这是一种误解,是由于对有性过程在时间上把握不准所造成的。有性过程到受精卵、即合子形成时即告结束,合子分裂一旦开始即与有性过程无关了。如果说分裂后的胚胎细胞是有性繁殖产生的,那么,体细胞追究下去也是有性繁殖产生的。但事实上它们都是由合子经有丝分裂逐渐产生的。这就是说,有性繁殖实际上是经过一次有性过程和许多次无性过程,最后产生一个成活的后代而实现的。从胚胎中取出一个细胞使之发育成一个个体,这显然应属于无性繁殖。所以,从这个意义上讲,杜里舒是克隆技术(细胞克隆技术)的创始人,他的将两分裂球时期的细胞分开,使之发育成两个海胆的实验,是最早的克隆实验。而人类的同卵双生双胞胎,就是经天然细胞克隆化产生的。而克隆猪、克隆牛,如果是经核移植育成的,则不管供核细胞是来自早期胚胎细胞,还是已分化细胞,均属于真正意义上的克隆技术,而且是比杜里舒的水平高得多的克隆技术。走近"基因药物人们为了实现某种目的,将克隆的外源目的基因(一般是人的DNA ),整合到动物受精卵的染色体内,使之在动物体内得到表达并能稳定地遗传给后代,这种含有外源基因的动物就叫做转基因动物。从事这项研究的科学家们说,一头转基因动物就是一座天然基因药物制造厂,不仅可以大大降低成本,而且还能够扩大生产,获得更多的基因药物。 利用转基因动物来生产基因药物是一种全新的生产模式,与传统的制药技术相比具有无可比拟的优越性。以美国为例,凝血因子Ⅷ的年需要量约为120 克。过去,这120克凝血因子Ⅷ需要120万升血浆提取,以每人献血200 毫升计,需600 名献血员提供血浆才能满足。而用转基因牛来生产,一头牛每年的奶产量是1万公斤,如每公斤乳汁中可制造10毫克凝血因子Ⅷ的话,那就只需头这种牛即可满足需要。再以白蛋白为例,美国的年需要量为10万克,过去需从200 万升血浆中提取,而用转基因牛来生产,以每公斤乳汁制造2 克的蛋白计算,就只需5000头牛即可解决。此外,从人血中提取血清蛋白质可能产生的肝炎、艾滋病等传染性疾病,也可因此而得以避免。 生物技术是当今最为活跃的一门技术。1971年,诺贝尔奖获得者保罗•伯格首次成功地把两种不同的基因拼接在一起,使生物技术发展到基因重组与移植的新阶段。此后,基因重组技术取得了一个个丰硕成果。1978年合成了人工胰岛素,1979年实现了生长激素基因在大肠杆菌中的表达,1982年研制成功了人工干扰素,基因制药从此走上了产业化道路。但是,目前的基因药物是通过基因重组技术培育大肠杆菌和动物细胞来制造的,而大肠杆菌这类低等生物是不可能生产出结构复杂的药物,动物细胞培养的成本又太高。所以,利用基因重组与移植技术来培育转基因动物生产药物便应运而生了在利用转基因动物提取药物方面,英国科学家首开先河。1997年年底,英国PPL治疗学公司率先利用克隆"多利"所采用的"细胞核转变"法,培育出200头携带人体基因的绵羊,并成功地从奶汁中提取了α-1抗胰蛋白酶。这是科学家首次从遗传工程培育的绵羊的奶中,提取可用于治疗人类疾病的药物成分,为建立"动物药厂" 打下了基础。随后,芬兰科学家将人体的促红细胞生长素基因,植入乳牛的受精卵中,创造了一种能生产出促红细胞生长素的乳牛。从理论上说,这种乳牛一年可提取60-80千克促红生长素,比目前全世界的使用量还多。假如你是足球迷,你肯定希望世上再多一个罗纳尔多;假如你是音乐爱好者,你当然愿意再拥有一个贝多芬;再有一个爱迪生、爱因斯坦也是许多人所梦想的。古希腊有位哲学家曾经说过"世上不可能有两片完全相同的叶子",换句话,以上的梦想都只能是空想,没有实现的可能。但是,现在情况却有了变化,有一种新兴生物技术"克隆",或许可以做到这一点。那么克隆是什么呢?它奇妙在哪里呢?今天,就让我们一起走近——"奇妙的克隆"。 我们身边哪些动、植物先天具有克隆的本领?具有克隆能力的动植物有:土豆、蚯蚓、桑树,丝瓜藤,吊兰.水母,海参、仙人掌。水母在遭到伤害后,伤口会自动补好。章鱼的触手可以再生。龙虾的大钳子掉了 ,还会再长出来。还有秋海棠、富贵竹,它们插枝即活。壁虎。它遇到危险时,就将自己的尾巴断掉,然后再长出来。能不能找出这些天生具有克隆本领的动植物的共同点,用自己的话说说克隆是什么?不由生殖细胞结合产生的后代。克隆技术可以造福于人类:能使不具备繁殖能力的动物诸如骡扩大繁殖,还能挽救濒危动物。假如你也掌握了克隆技术,你想克隆什么呢?为什么要克隆它?要求:1、想法要奇妙;2、想法要有益于人类;3、表达要有条理,语气、语调适当。如果让我克隆,我会克隆无数对明澈的眼睛。许多人认为有一双好眼睛是理所当然的事,而我并不这么认为。当你看到那毫无光芒的双眼,听到期盼光明的心灵的呼唤,难道你的心灵没有震动吗?上天对他们不公,就让科学来为他们创造光明,就让社会让他们体会真爱。我坚信"科技以人为本"并不是空话。所以我要克隆眼睛,让更多的人重见光明.我想克隆恐龙。因为我喜欢恐龙,想再现恐龙时代的盛景。而且具备克隆恐龙的条件,因为恐龙时代的南极有可能处在温带地区,当恐龙死后尸体藏在南极中,而此时的南极很可能已在冰天雪地中,由于寒冷可防止身体的腐化,所以可以提取恐龙的DNA,从而克隆恐龙,这样也可以使后代开阔眼界。我不主张象他那样去克隆一些史前生物,如恐龙、猛蚂等。因为任何生物的生存与灭绝都不是人类所能控制的,人类应该严格遵守"自然法则",让生物的发展顺其自然。如果再回到从前,就可能破坏生态平衡。我想克隆水,目前世界上的淡水资源严重缺乏,已无法维持人类生存,而人类仍在无限制地浪费水,所以我想克隆水。我要克隆粮食,拯救非洲正在挨苦受饿的人们,使他们过上温饱的日子。我们都知道,热带雨林是地球之肺。而亚马逊平原是世界上最大的热带雨林,占地球上热带雨林总面积的50%,达650万平方公里。这里自然资源丰富,物种繁多,被称为"生物学家的天堂"。然而,亚马逊却没有因为它的富有得到人们的厚爱。70年代以来,人们的滥砍滥伐使其三分之一的面容消失在我们眼前,这将意味着维持人类生存的氧气将减少五分之一。所以,我想克隆亚马逊热带雨林,将其安放在撒哈拉沙漠上,使之净化环境。我反对刚才三位同学的说法。他们的想法很好,表达了他们忧国忧民之心,表达了他们的美好愿望。可是水、热带雨林、粮食没有细胞,如何克隆?(众笑)(有人小声插话):水可以的,有水分子。如果我有克隆的技术,我会克隆孙悟空,因为他无所不能,可以实现我们很多改变社会的理想。(众大笑)师:感谢这些同学给大家带来的大胆的、新奇的"克隆理想",不管它们符不符和科学原理,但都表现了大家的美好愿望,希望科技能来社会的进步,使人类的生活更幸福!围绕"克隆技术造福人类?!"的辩题展开讨论。)师:辩论要求:(1)语言清晰、流畅,声音洪亮;(2)观点鲜明,论据充足;(3)驳斥对方观点时既要有"理",又要有"礼"。(以"克隆技术能造福人类"为正方,"克隆技术不能造福人类"为反方展开辩论)正方:我认为"克隆技术能造福人类",课文的第四章节不是非常详细地介绍了克隆对人类的作用吗?如能使不具备繁殖能力的动物扩大繁殖,据有关报道,公驴和母马所生出来的杂种动物——骡,如何繁殖这些优良品种呢?只能用克隆。还能挽救如熊猫这类繁殖能力低的濒危动物。反方:我觉得克隆无益于人类。你别不相信,请听我慢慢道来。(停顿,由于太激动,又重复了一遍,众笑)首先克隆正如正方辩友所说,的确可以挽救濒危动物,但你可曾想到,这样的克隆会破坏动物种群的正常发展,使动物走向衰弱,就算可以救一时,难道可以救一世吗?我想不可能。有人说克隆可以使动植物再生,有没有想过,只要人类不刻意破坏,这样的生态平衡已维持了千万年,你这样无限制的克隆,是否破坏了它的食物链,又是另一种生态平衡的破坏呢?正方:我听说在亚马逊的热带雨林中每天都要消失近百种植物,所以克隆能挽救一部分植物,虽然不是全部,但仍能部分保存。现在的克隆技术虽然不是十分发达,但我相信今后克隆水平会更好,这时克隆就有它的用武之地了,总不能等到地球全部荒芜才研究克隆吧?反方(冷笑):对方辩友真是对未来充满希望啊!可是这也证明了这只是你的美好想象,寄希望于克隆技术的提高,而事实上呢,经过了247次失败后,才得到了"多利"克隆小绵羊。在这个过程中需要伤害多少动物啊,这与我们克隆的初衷不是背道而驰吗?正方:失败乃成功之母嘛!(众笑)现在的克隆技术或许不发达,但在今后我相信人类的克隆水平会越来越好,克隆出来的动植物会越来越优异,象失败247次这样的事将不再发生,它最终会造福于人类。而且克隆对于研究有些疾病和研究人的寿命有不可低估的作用。当某一天我们自身的某个器官出了问题,就可以从先前克隆的胚胎中取出这个器官进行培养,然后替换自己病变的器官。我们就再也不必害怕疾病了。所以克隆对人类还是有益的。反方:你还嫌世界上的人口不多吗?如果一有严重的疾病就换器官,人不是都可以长生不老?如果这样,地球人口增长率岂不达到极点,地球不就要出现危机了吗?正方:或许那时人们可以到其他星球中生活了!(众笑)反方:我想说说克隆人有哪些危害。(反方同学鼓掌)比如,如果克隆的供体细胞发生变异,或者培养胚胎的培养基因与科学家开了小小的玩笑,克隆出一个废品,我们能象对待阿狗阿猫那样处置他们吗?器官移植,供体匮乏,能不能未雨绸缪,为自己克隆一个器官仓库,以供将来不测之需?如果能,人们能够坦然从与我们一样五官齐全,表情丰富的克隆人身上摘下一只肾,挖走有一只眼吗?人类早就期望借助机器人,从繁重或危险的劳动中解脱,但再灵巧的机器人也是笨拙难如人意。能不能克隆一个"我"的替代品,赋予他灵巧的四肢和绝对服从的意志?如果那样,是不是有一天觉醒的克隆人会向我们呐喊:"王侯将相,宁有种乎?"(反方同学热烈鼓掌,并大声叫好) 依样画葫芦克隆出的一个新生命,他们是儿子,还是弟弟?是女儿?还是妹妹?如果面对一群面貌、体态、风姿一样的克隆人,我们如何确认他们的身份?如果他们犯罪,我们又有什么手段缉拿真凶?再说,人类居住的地球早已因为人口爆炸难堪重荷,我们还有什么理由用另一种方法生产自身?(再次响起掌声)正方(激动地):事物总有它的两面性,你不能十分果断地判断它是好是坏。我认为一个技术存在就一定有它存在的理由。你不能否认它有对人类造福的一面,不能将它一棍子打死。克隆技术能否为人类造福是要看它克隆的对象是什么,在什么领域,它固然有坏处,是因为任何事都有它的双面性,不能是纯粹的好与坏,所以不能说克隆技术是绝无益处的。师(做暂停的动作,学生依然激动万分):同学们各抒己见,对此提出了不少看法,或许不够深刻,却是朴素而真实的。坦白地说,我在这方面的知识未必比你们高深,你们的发言给了我启发。克隆技术取得突破性进展,世界为之轰动,它对我们人类究竟是利大于弊,还是弊大于利呢?现在下结论还为时过早,这篇课文里引用了诺贝尔奖获得者、著名分子生物学家J.D.沃森的话作结束语: "许多生物学家,特别是那些从事无性繁殖研究的科学家,将会严肃地考虑它的含义,并展开科学讨论,用以教育世界人民。",这也正是我们所期待的,我们希望"克隆技术造福人类"。

一、克隆技术的科学意义及经济价值 克隆技术的突破,首先标志着人类对生命的认识水平与改造能力的提高,这本身是人类文明的长足进步。作为生物工程的一项重要成果,克隆技术为解决某些日益尖锐的问题和矛盾提供了多种可能的途径和方法。 (一)克隆技术给医学领域带来美好应用前景。在人类基因组的带动下,人们正在进行治疗性克隆试验,旨在生产克隆的或单性生殖的人类胚胎以获取干细胞,为人类研究癌症、艾滋病、老年痴呆、帕金森氏症等疑难病症,从基因层面揭示疾病产生的分子生物学机制,预报人体的机能和病理变化,找到标本兼治的治疗方法。克隆生物工程技术将克服中西药的弊端,将使医学在21世纪发生革命性的变化。治疗性克隆和干细胞研究为人体缺失器官的修复和重建带来希望,不但能治疗或预防器官功能衰竭,而且能防治衰老,解决目前我们面临的寿命延长而生命质量低下的难题。寿终无年、青春常驻的梦想在21世纪有可能会逐步成为现实。 (二)克隆技术有助于加速动植物育种过程。作为人类在生物科学领域取得的一项重大技术突破,克隆技术反映了细胞核分化技术、细胞培养和控制技术的进步,为挽救濒临灭绝物种提供了多种可能和广阔的发展前景。利用优良动物品种的体细胞提供细胞核来克隆动物,可以避免自然条件下育种所受到的动物生育周期和生育效率的限制,缩短育种年限,提高育种效率,按照自己的意愿创造出有更高经济价值的动物新品种来;可以再现物种,保护和拯救濒危动物。同时,运用克隆技术可以超越自然节奏,主动调控生物链及生态环境,减少环境污染,保护地球这一万物共有的家园。 (三)克隆技术将引起制药业和农业生产的革命。利用体细胞克隆技术使外源基因整合到受体细胞中并稳定地遗传到子代,可以用来大量繁殖许多有价值的基因,直接生产出人类适用的医药用蛋白等高效药物。如治疗糖尿病的胰岛素、有希望使侏儒患者重新长高的生长激素和能抗多种疾病感染的干扰素等。克隆山绵羊将会出现人类新的制药厂,生产人类健康需求的应有尽有的药用动物或动物药。据计算,一头转基因山羊一年提供的人凝血因子LX活性蛋白相当于上海全年献血总量所含同类蛋白的总和。人们一旦突破克隆生物技术,就能改变农作物的基因型,产生大量抗病、抗虫、抗盐碱和 遗传性质稳定的新品种,培育动物的优良品种,培育生产奶量高,奶中富含人体所需营养物质的乳牛,以满足人体对营养的需求。 二、克隆技术的负面作用与问题思考 科学技术是一把双刃剑,它对于社会的作用是双重的,克隆技术也不例外。克隆技术的发展伴随着对伦理道德的影响的冲击,其负面作用不容忽视。 自“多莉”羊诞生以来,关于克隆技术的争论日渐激烈。克隆技术的迅速发展,不仅为自然科学领域瞩目,也受到了社会科学领域的科学家的关注。因为,一旦这一技术被应用于人类自身,既克隆人的产生,那将是对人类社会伦理道德的一项严峻挑战。克隆人可能对社会道德、社会伦理产生不可预料的负面影响:第一,它危害了伦理学的不伤害原则。从“多莉”羊的实例可以看出克隆动物的成功率很低,如果在人身上做成功率可能更低,而且很可能会产生出许多畸形的、具有严重缺陷的克隆人,自然会造成对他们的伤害;第二,克隆人违背了伦理学的自主原则。被克隆者作为人所享有的独特性被粗暴的剥夺了;第三,克隆人违背了伦理学的平等原则。克隆人也是人,我们不能将他们仅仅当作为他人的目的服务的手段和工具。 对克隆技术持否定态度的人看到了克隆人可能引发的一系列社会、伦理、法律等问题。从政治角度看,克隆人的出现可能使人类自身的安全受到威胁;从经济角度看,克隆人可能使人的生产劳动发生畸形分化,如让克隆人当奴仆以及作为人的工具;从人类学和社会学角度看,克隆人与供体者的关系将是社会不稳定的潜在因素;从法学角度看,克隆人将给法治社会制造不易化解的困境;从心理学角度看,克隆人有难以逾越的心理障碍;从进化论角度看,克隆人不利于人类的进化;从哲学角度看,克隆人消除人的个性,破坏人类的多样性。在克隆人可能引发的社会性问题中,最大量、最复杂的恐怕还是道德伦理问题。从社会伦理角度看,克隆人对人类发展的干预会影响人种的自然构成和自然发展。克隆人的出现将使两性结合繁殖后代的传统生殖模式被打破、人伦关系模糊以及人口性别比例失调,甚至可能被别有用心的人利用制造人类灾难;从家庭伦理角度看,克隆技术用于人体繁殖,会加剧家庭多元化趋向,还会从根本上改变人的亲系关系,确定人类亲系关系的标准也将发生改变;从性伦理学角度看,它完全改变了人类自然的、基于性爱的生育方式,使人口的生产与性爱分离,破坏人类的情感;从生命伦理学角度看,它破坏了人拥有独特基因的权利,有可能导致人种的退化,还会使正常的生与死的概念发生动摇。

基因工程技术论文

20世纪后期,生物工程迅速发展,给人类生活带来了巨大的变化。有人说,生物工程给人类带来了更大的希望,也有人说,它也会相应给人类带来灾难。学者们众说纷纭,褒贬不一。其中,植物转基因工程更是如此。植物转基因工程就是指通过基因枪等基因工程手段,将一种或几种外源基因转移到原本不具有这些基因的植物体内,并使之有效表达,产生相应性状,这种具有相应性状的植物称之为转基因植物。1983年,第一例转基因植物———转基因烟草问世。从此,转基因植物的研究就以惊人的速度发展,人类看到了更大的希望。1986年,抗虫和抗除草剂的转基因棉花首次进入田间实验,此后转基因植物在全球范围内飞速发展,种植面积不断扩大,给人类带来了非常明显的经济效益。在这同时,人类也注意到了它可能潜在着的一系列危害,即可能对环境产生不利影响,影响到生物多样性的保护和持续利用,并且对人类健康也可能有潜在的危害。1转基因植物的利用植物转基因工程的目的旨在通过导入有用的外源基因,获得转基因植物,用于植物的改良和有效成分的生产。目前在抗除草剂、抗虫、抗病、控制果实成熟以及植物生物反应器等方面已获得了一系列令人鼓舞的成果。抗除草剂的转基因植物化学除草剂在现代农业中起着十分重要的作用,理想的除草剂必须具有高效、广谱的杀草能力,而对作物及人畜无害。但这样的除草剂成本越来越高,通过转基因技术,在作物中导入抗除草剂基因,获得抗除草剂作物,就能有效地解决这些问题,提高经济效益,使除草剂的应用更加方便。据报道,现已成功地获得了转aro A基因的番茄、油菜、大豆、杨树等,在田间试验中表现出对除草剂的良好抗性。抗虫的转基因植物虫害对农业生产的危害非常严重,如能在植物体内转入抗虫基因,使植物获得抗虫性,增加对虫害的抵抗力,将对农业生产具有重要意义。基于这个目的,人们现已成功地将苏云金芽孢杆菌(Bacillusthurigiensis)的毒蛋白基因转入了烟草、番茄、马铃薯、甘蓝、棉花、杨树等植物,使这些植物获得了抗虫性。抗病的转基因植物据报道,将烟草花叶病毒(TMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)、马铃薯X和Y病毒(PVX和PVY)、大豆花叶病毒(SMV)、苜蓿花叶病毒(AIMV)等病毒的外壳蛋白基因导入不同的植物体后,这些植物均获得了对相应病毒的抗性,这有望应用于农业生产。抗逆的转基因植物68小分子化合物(如脯氨酸、甜菜碱、葡萄糖等)与植物忍受环境渗透胁迫的能力有关,人们若能将与脯氨酸或甜菜碱等合成有关的酶的基因克隆后转入植物,有望提高植物对干旱和盐碱等逆境的抗性。有报道说,人们现已成功地将相关基因转入了烟草、苜蓿、马铃薯等植物,使它们获得了对不同逆境的抗性。植物生物反应器生产药物蛋白生物反应器(bioreactor)是指利用生物系统大规模生产有重要商业价值的外源蛋白质,用于医疗保健和科学研究。将不同的基因转入植物,可使转基因植物产生植物抗体、口服疫苗、植物药物和人类蛋白质等。据报道,到目前为止,人们已成功地获得了4种具有潜在医疗价值的植物抗体。2转基因植物存在的潜在风险转基因作物对生态环境的潜在风险在耕地上栽种那些实验室里培育出来的转基因植物可能会对生态环境造成许多负面影响,转基因植物对非目标生物可能造成危害,转基因植物通过基因漂变对其它物种也可能产生有害影响。对人类健康的潜在危害转基因食品里的新基因可能对消费者造成健康威胁,因为转基因植物是在传统植物接受了动物、植物、微生物的基因的基础上形成的,所以很可能对人类健康产生影响。人们正在关注这样一些问题:毒性问题、过敏反应问题、对抗生素的抵抗作用问题、营养问题等。3展望20世纪末生物技术取得了突飞猛进的发展,其涉及面之广、进展之快乃前所未有。从1986年美国批准第一个转基因作物进行大田试验,至1999年4月,已有4987个转基因作物被批准进行大田试验。自1994年至1999年五年间转基因农作物的种植面积增加了23倍多。美国的转基因抗虫棉花的种植面积已占其棉花总种植面积的13%。从发展趋势看,转基因植物将向多元化发展,例如品质改良、高产、抗逆(抗旱、抗寒、抗低光照、耐盐碱、耐瘠薄等)的基因工程发展。随着转基因技术的深入发展,人们也将把转基因植物应用到医药化工领域,建立基因工厂,从而利用转基因植物生产各种化工原料和药品,摆脱传统化工厂对日益短缺的化工原料的依赖和生产过程中对环境的严重污染。在21世纪,科学技术更加透明,更加公平,人们需要更多、更大的知情权,所以,国际社会对这个问题给予了极大关注,各国政府也高度重视。争论本身就是推动社会前进的动力。通过争论,弄清是非,避免破坏性后果的发生,这将推动科学技术沿着健康的道路发展前进。任何科学技术都不应该滥用,但也不能扼杀能给人类和社会创造巨大财富的技术成果。在应用植物转基因工程技术中,人类应该像对待其它科学技术一样,扬长避短,全面、理性地看问题,把握尺度,使植物转基因工程更加健康地发展,造福全人类。

晕,怎么都是关于这样的文章,我都回答4道了。内容:基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用,包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建(即重组DNA技术);而下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。 基因工程是利用重组技术,在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法,对各种生物的核酸(基因)进行改造和重新组合,然后导入微生物或真核细胞内进行无性繁殖,使重组基因在细胞内表达,产生出人类需要的基因产物,或者改造、创造新的生物类型。 从实质上讲,基因工程的定义强调了外源DNA分子的新组合被引入到一种新的寄主生物中进行繁殖。这种DNA分子的新组合是按工程学的方法进行设计和操作的,这就赋予基因工程跨越天然物种屏障的能力,克服了固有的生物种间限制,扩大和带来了定向创造生物的可能性,这是基因工程的最大特点。 基因工程包括把来自不同生物的基因同有自主复制能力的载体DNA在体外人工连接,构成新的重组的DNA,然后送到受体生物中去表达,从而产生遗传物质和状态的转移和重新组合。 基因工程要素:包括外源DNA,载体分子,工具酶和受体细胞等。 一个完整的、用于生产目的的基因工程技术程序包括的基本内容有:(1)外源目标基因的分离、克隆以及目标基因的结构与功能研究。这一部分的工作是整个基因工程的基础,因此又称为基因工程的上游部分;(2)适合转移、表达载体的构建或目标基因的表达调控结构重组;(3)外源基因的导入;(4)外源基因在宿主基因组上的整合、表达及检测与转基因生物的筛选;(5)外源基因表达产物的生理功能的核实;(6)转基因新品系的选育和建立,以及转基因新品系的效益分析;(7)生态与进化安全保障机制的建立;(8)消费安全评价。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。 以上步骤完成后,在全部的受体细胞中,真正能够摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。因此,必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种,例如,大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因,当这种质粒与外源DNA组合在一起形成重组质粒,并被转入受体细胞后,就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组DNA分子进入受体细胞后,受体细胞必须表现出特定的性状,才能说明目的基因完成了表达过程。忘了问一下,是多少字的论文。(希望能采纳,一个字一个字打进去的,没有功劳也有苦劳)

动物基因编辑技术

减少毒性,体积变大,肉质鲜美,会好养活,促进食欲,这个技术是非常安全的。

ZFNZFN,即锌指核糖核酸酶,由一个 DNA 识别域和一个非特异性核酸内切酶构成。DNA 识别域是由一系列 Cys2-His2锌指蛋白(zinc-fingers)串联组成(一般 3~4 个),每个锌指蛋白识别并结合一个特异的三联体碱基。锌指蛋白源自转录调控因子家族(transcription factor family),在真核生物中从酵母到人类广泛存在,形成alpha-beta-beta二级结构。其中alpha螺旋的16氨基酸残基决定锌指的DNA结合特异性,骨架结构保守。对决定DNA结合特异性的氨基酸引入序列的改变可以获得新的DNA结合特异性。多个锌指蛋白可以串联起来形成一个锌指蛋白组识别一段特异的碱基序列,具有很强的特异性和可塑性,很适合用于设计ZFNs。与锌指蛋白组相连的非特异性核酸内切酶来自FokI的C端的96个氨基酸残基组成的DNA剪切域(Kim et al., 1996)。FokI是来自海床黄杆菌的一种限制性内切酶,只在二聚体状态时才有酶切活性(Kim et al., 1994),每个FokI单体与一个锌指蛋白组相连构成一个ZFN,识别特定的位点,当两个识别位点相距恰当的距离时(6~8 bp),两个单体ZFN相互作用产生酶切功能。从而达到 DNA 定点剪切的目的。TALENTALENs中文名是转录激活因子样效应物核酸酶,TALENs是一种可靶向修饰特异DNA序列的酶,它借助于TAL效应子一种由植物细菌分泌的天然蛋白来识别特异性DNA碱基对。TAL效应子可被设计识别和结合所有的目的DNA序列。对TAL效应子附加一个核酸酶就生成了TALENs。TAL效应核酸酶可与DNA结合并在特异位点对DNA链进行切割,从而导入新的遗传物质。相对锌指核酸酶(zinc-finger nuclease, ZFN)而言,TALEN能够靶向更长的基因序列,而且也更容易构建。但是直到现在,人们一直都没有一种低成本的而且公开能够获得的方法来快速地产生大量的TALENs。CRISPRCRISPR是生命进化历史上,细菌和病毒进行斗争产生的免疫武器,简单说就是病毒能把自己的基因整合到细菌,利用细菌的细胞工具为自己的基因复制服务,细菌为了将病毒的外来入侵基因清除,进化出CRISPR系统,利用这个系统,细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的染色体上切除,这是细菌特有的免疫系统。微生物学家10年前就掌握了细菌拥有多种切除外来病毒基因的免疫功能,其中比较典型的模式是依靠一个复合物,该复合物能在一段RNA指导下,定向寻找目标DNA序列,然后将该序列进行切除。许多细菌免疫复合物都相对复杂,其中科学家掌握了对一种蛋白Cas9的操作技术,并先后对多种目标细胞DNA进行切除。以往研究表明,通过这些介入,CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变,效率比TALEN(转录激活因子类感受器核酸酶)等其他基因编辑技术更高。但最近研究发现,虽然CRISPR有许多优点,在人类癌细胞系列中,它也可能产生大量“误伤目标”,尤其是对不希望改变的基因做修改。三种系统的比较那么,可能会有人疑问了,既然如此,这三种系统的区别和联系又是什么呢?小编特意从有效性,特异性,载体性及其它四个方面,进行了一个小小的总结。有效性在不同的基因位点基因靶向性的有效性都是不同的,并且这也依赖于每种细胞的转染的效率。因此,只能点对点的比较靶向位点,细胞系和转染方法,这样的比较才有意义。基于我们课题组和其他课题组的ZFN和TALENs的靶向效率的实验,我们在细胞系水平上进行了比较,虽然他们可能与不同的突变特征有关。Chen的课题组的最近的研究进行了大规模的体外分析,发现TALENs在使用与上下游相关的序列的时候比ZFNs显著的具有更多的突变产生。另一个组比较了TALENs和CRISPRs在人类ESCs细胞中的情况,观察到,通过用CRISPR更换掉TALENs,在其他方面条件相同的情况下,通过产生更多的基因突变的克隆,本质上提高了效率。最近,功能上重新编码的TALENs(reTALENs)已经得到了发展,并且在人类的iPSCs细胞中的基因编辑的有效性相比较于CRISPR得到了提高。但是这个研究发现,CRISPR比reTALENs能够实现7-8倍的同源重组效率,并且其一定程度的比HE更有效率,挡雨ODN捐赠者进行比较。特异性ZFN和TALENs都是作为二聚体发挥作用的,其特异性是由DNA绑定的区域决定的,这个区域在每个剪切位点最多可以识别36bp。然而,在在II型CRISPR系统中的Cas9是由一种RNA引导的核酸,它的特异性是由PAM和PAM上游的20个引导核苷酸决定的。这表明,3’12个碱基的“种子序列”是最关键的,而剩下的8个碱基(非种子序列)甚至PAM序列都是可以错配的。ZFN的特异性由一种不带偏见的全基因组分析进行,并且发现存在频率低,但是可以检测到的脱靶事件的发生,其可以定义为一个高度有限的一部分。已经有研究表明,TALENs有比ZFN更低的细胞毒性和脱靶效率。基于这个研究,TALENs诱导的CCR5特异性突变在CCR5的对偶基因上发生率是17%,而在高度同源的CCR2位点上只有1%。相反,CCR5特异性的ZFN的活性在这两个位点是相在当的,CCR5位点的突变频率是14%,而CCR2的是12%。几个研究也报告了,CRISPR/Cas系统在细胞毒性评价或者DSB诱导的检测(即,H2AX免疫染色)中都没有明显的脱靶现象。然而,最近的研究发现,CRISPR诱导的靶向不同的人类细胞的基因出现了显著的脱靶现象。例如,靶向CCR5的CRSIPR/Cas9系统偶到的在CCR2上的脱靶切除的突变率为5-20%,这是非常接近之前讨论的CCR5靶向的ZFN诱导的突变率。三个其他的小组利用更系统的方法在人类细胞中评估了CRISPR的脱靶活性,其结果表明CRISPR可能能够发生目标不匹配,从而在预测的脱靶位点上引入微缺失或者插入(插入缺失)。此外,靶向位点的定位和内涵能够显著的影响gRNA识别他们的靶向目标,而在基因组序列中的“脱靶序列”也是一样的。已经有报告说,脱靶效应能够通过小心的控制Cas9的mRNA的浓度来克服。此外,在基因编辑的时候使用配对的Cas9的切口酶已经表明能够显著的减少至少1500倍的脱靶活性。病毒为基础的传递ZFN基因可以通过慢病毒和腺病毒进行传递。当前,ZFNs导入体细胞是通过共转染两个慢病毒载体,每个载体编码一个功能性异源二聚体对的一个单体。相反,腺病毒,但不是基于HIV的慢病毒,载体使用与TALEN的基因的传递,因为TALENs的大尺寸和TALE重复序列的种应用。Cas9也是一个较大的基因,并且其酶促死的版本也可以通过慢病毒进行传递,虽然也盛行的Cas9的稳定的表达对于细胞的毒性依然是不清楚的。其他方面ZFNs和TALENs都能够在切割时产生粘性末端,因此可以使用标签绑定,如果具有互补突出部分的双链寡聚核苷酸(dsODN)是可以进行预测的。ZFNs和TALENs都可以在捐赠的质粒的基因组中引入同一个核酸靶向位点来实现。ZFNs和TALENs通过采取同源二聚体的方式从而获得优势,绑定门通过设计实现了重组(Ob-LiGaRe)。这种方法在使用的质粒中倒置了两半的核酸酶的结合位点,这是在没有改变接头区的方向实现的,因此通过相同的ZFN/TALEN碱基对能够阻止连接产物的消化。因为CRISPR产生了一个非粘性末端,直接连接会遇到挑战。最近的文章表明,具有Cas9n的gRNAs的碱基对能够诱导具有徒步部分的DSBs,并且促进dsODN的高效率的NHEJ介导的插入。虽然至今还没有出版,但是进入的转基因大小的DNA能够通过引入在目标质粒的CRISPR/Cas9靶向位点的具有CRISPR/Cas的基因组使用。CRISPR/Cas系统相比较于ZFNs和TALENs具有几个优势,例如易于构建,花费低,并且产物具有可扩展性,并且能够用于多个靶向基因组位点。

基因编辑技术的应用如下:

动物基因的靶向修饰

基因编辑和牛体外胚胎培养等繁殖技术结合,允许使用合成的高度特异性的内切核酸酶直接在受精卵母细胞中进行基因组编辑。 CRISPR -Cas9进一步增加了基因编辑在动物基因靶向修饰的应用范围。CRISPR-Cas9允许通过细胞质直接注射从而实现对哺乳动物受精卵多个靶标的一次性同时敲除  。

单细胞基因表达分析已经解决了人类发育的转录路线图,从中发现了关键候选基因用于功能研究。使用全基因组转录组学数据指导实验,基于CRISPR的基因组编辑工具使得干扰或删除关键基因以阐明其功能成为可能 。

植物基因的靶向修饰

植物基因的靶向修饰是基因编辑应用最广泛的领域。首先可以通过修饰内源基因来帮助设计所需的植物性状。例如,可以通过基因编辑将重要的性状基因添加到主要农作物的特定位点,通过物理连接确保它们在育种过程中的共分离,这又称为“性状堆积”。

其次,可以产生耐除草剂作物。比如,使用ZFN辅助的基因打靶,将两种除草剂抗性基因引入作物 。再次,可以用来防治各种病害如香蕉的条纹病毒 。

此外,基因编辑技术还被应用于改良农产品质量,比如改良豆油品质和增加马铃薯的储存潜力。

改良后的河豚食欲会增加,盛长周期也会加快。

“转基因”这个词想必大家都很熟悉,但基因编辑是我们第一次听到。基因编辑不同于转基因。转基因将外源基因引入动物体内,而基因编辑则直接改写生物体的一些原始基因。日本研究人员利用基因编辑技术改变了河豚食欲相关的基因。通过基因编辑,增加了河豚的食欲,加快了它的生长周期。

在大家的印象中,河豚是有毒的,如果处理不当,吃了可能会导致死亡。事实上,河豚本身是无毒的,但它也确实是有毒的,因为它平时所食用的都是有毒的食物。目前我们大家所吃到的河豚大部分都是人工养殖的,采用的都是当地的养殖方式,是没有毒性的。而且河豚的营养价值也很高,富含丰富的胶原蛋白。

对于这个问题,目前还是未知数。毕竟这个品种是刚上市不久的,还没有评估。不过,专家组已经确认,基因编辑河豚不存在安全问题。随着时代的发展,高科技一直在改变着我们的生活,给我们的生活带来便利的同时,其隐患也不容忽视。大家对转基因的理解足以证明这一点。至于这个基因编辑的河豚是否对人体有伤害还需要时间来验证,但事实证明,很多违背自然发展规律的人类变化都会造成一定的不良后果。如果不放心,可以等技术成熟再去吃。或者,也可以选择不吃,毕竟河豚这个东西在我们国内吃的还是比较少,因为我们有太多食物种类可以选择了。在我国,富含丰富胶原蛋白的食物有很多,不一定非得依靠吃河豚来获取。

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