从认识基因到改造基因_论_基因靶向技术_的科学意义和方法论启示
什么是基因工程
什么是基因工程基因工程：改变生命的未来引言：人类一直在不断探索、改造和利用自然的力量，以满足我们的需求和向前迈进。
基因工程作为生物技术的一个重要分支，具有巨大的潜力，可以为人类带来许多福祉和进步。
本文将深入探讨什么是基因工程，它的原理和应用，以及相关的伦理和道德问题。
一、基因工程的定义和原理：基因工程，又称遗传工程，是一种利用重组DNA技术改变生物基因组的过程。
它主要包括三个步骤：选取目标基因、将目标基因导入目标生物体的基因组中、使导入基因能够在生物体中正常表达。
基因工程的原理主要包括DNA分子的切割、连接和重组。
科学家通过具有特定功能的限制酶将DNA切割成片段，然后将这些片段重新组合，以获得具有所需特性的DNA序列。
最后，将重组的DNA导入目标生物体中，通过细胞的自然复制过程使其在细胞和整个生物体中被表达。
二、基因工程的应用：1. 农业领域：基因工程在农业领域的应用非常广泛。
通过转基因技术，科学家们可以改良农作物，使其具有抗虫、抗病、耐旱等特性，提高产量和抗逆性，有力地支持全球粮食安全。
例如，转基因玉米可以抵抗玉米螟的侵袭，转基因水稻可以抗盐碱、耐旱。
2. 医学领域：基因工程在医学领域的应用正逐渐发展。
通过基因工程技术，科学家可以将外源基因导入体内，用于治疗一些遗传病、免疫系统疾病和癌症等疾病。
例如，基因工程药物可以治疗某些带有缺陷基因的遗传性疾病，如血友病和囊性纤维化等。
3. 环境保护：基因工程还可以用于环境保护。
通过改良某些细菌或植物的基因，可以使其具有降解有害化学物质的能力，从而清理油污和其他污染物。
基因工程在生物修复、环境治理中的潜力巨大，为解决环境问题提供了新的思路和方法。
三、伦理道德问题：虽然基因工程有着广阔的应用前景，但也涉及一些伦理和道德问题需要慎重考虑。
1. 遗传多样性：转基因作物的广泛种植可能导致农作物遗传多样性的丧失，降低农作物的抵抗能力。
我们应该保留自然界的遗传资源，同时加强监管和管理，确保基因工程的可持续发展。
对转基因技术的看法
对转基因技术的看法
转基因技术是一种通过改变生物体的基因组，将外源基
因导入到目标生物体中的技术。
人们对转基因技术持有不同的看法，以下是其中几种常见观点：
1. 积极看法：支持者认为转基因技术能够增加农作物的抗病虫害能力、提高产量和营养价值，有助于解决全球粮食安全和营养不良问题。
他们认为这是科学进步和创新的体现。
2. 担忧风险：一些人担心转基因技术可能引发不可预见的环境和健康风险。
他们担心转基因作物可能对生态系统造成破坏，或对人类健康产生潜在的不良影响。
此外，他们也担心转基因作物可能导致生物多样性的丧失。
3. 道德伦理考虑：一部分人认为转基因技术涉及跨物种基因转移，违背了自然界的原则，具有道德伦理上的争议。
他们认为人类不应该干涉自然界的基因组，而应该尊重自然和生物多样性。
4. 透明度和监管：一些人关注转基因技术的透明度和监管问题。
他们认为需要加强对转基因技术的研究和商业化过
程的监管，确保公众能够获得准确的信息，并对转基因产品有明确的标识和选择权。
总的来说，对转基因技术的看法因人而异。
科学界和农业界一直在进行转基因技术的研究和应用，并与政府、社会各界一起探讨相关的伦理、环境和安全问题。
未来的发展需要综合考虑科学、经济、社会和伦理等多个因素，并确保适当的监管和透明度，以平衡各方面的利益和关注点。
我国基因相关先进技术的了解以及核心价值观的认识
我国基因相关先进技术的了解以及核心价值观的认识随着科学技术的不断进步，人类对基因相关先进技术的了解和应用也日益深入。
这些技术在医学、农业、环境保护等领域都有着重要的应用价值，对于改善人类生活和解决一些重大问题具有重要意义。
然而，这些技术也伴随着一些道德和伦理问题，因此更需要我们对核心价值观的认识和思考。
基因编辑技术是当前比较热门的一个领域，通过CRISPR等技术，科学家可以对生物体的基因进行精准的编辑。
在医学领域，基因编辑技术可以用于治疗一些遗传疾病，如囊性纤维化、遗传性失明等。
此外，还可以应用于生产更安全、更有效的药物，提高疾病的治疗效果。
在农业领域，基因编辑技术可以用于改良作物品种，提高产量和抗病能力，从而解决全球粮食安全问题。
同时，基因编辑技术也可以应用于环境保护，比如改良微生物来清除海洋污染，治理土壤污染等。
然而，尽管基因编辑技术有着巨大潜力，但也伴随着一些风险和道德问题。
首先，基因编辑技术可能会导致意想不到的后果，比如产生新的遗传疾病或者环境生态系统的紊乱。
此外，基因编辑技术也可能被滥用，比如用于优生优育、基因歧视等。
因此，在应用基因编辑技术时，我们需要谨慎对待，遵循一定的伦理和法律原则。
对于基因相关先进技术的了解，我们需要明确的核心价值观。
首先，我们应该尊重生命和个体权利，不能随意进行人类胚胎基因编辑和动物基因修改。
其次，我们应该追求科学技术和道德伦理的平衡，应用科学技术时要考虑到长远利益和风险。
最后，我们应该遵循公益原则，将技术成果惠及广大群众，促进社会和谐稳定。
针对基因相关先进技术的了解和核心价值观的认识，我国已经建立了一系列相关的法律法规和伦理指导原则。
比如《生物医学研究管理条例》中规定了对人体生物样本和医学信息的保护，对基因编辑技术的研究和应用进行了严格管理。
同时，我国还建立了生物安全管理体系，对基因编辑实验和应用进行了监管，确保其安全性和合法性。
此外，我国还推动了基因编辑技术在医学和农业领域的研究和应用，促进了相关技术的发展和应用。
对基因工程技术的认识
对基因工程技术的认识基因工程的兴起，是二十世纪科学技术最具革命性的成就之一，开创了人类认识自然、改造自然的新纪元。
1996年诺贝尔奖获得者、莱斯大学的化学家罗伯特•柯尔说：“本世纪是物理学和化学的世纪，但下个世纪显然将是生物学的世纪。
”随着“人类基因组计划”的初步完成，及其基因工程操作技术的不断完善，人类在基因领域已经取得了巨大的进步，基因工程技术正在以令人目不暇接的速度和不可思议的方式改变着这个世界，已经或即将对人类社会产生重大影响。
社会对于这种新兴技术在生产生活当中的应用，有不同的看法。
早在转基因农业技术出现之前，用于制药等行业的转基因技术已经在造福人类。
目前，全球有29个国家和地区已经开始了转基因产品的商业化。
在美国，超过90%的大豆和70%的玉米是转基因的。
转基因作物及其产品的安全性已经经过科学的反复验证，转基因技术在控制农业污染、保护土壤、节省水源方面的贡献有目共睹，然而，这一切并不能说服高举着“不安全”、“反自然”等旗帜的反对者。
在人类社会的发展中，新的科学技术不被理解、甚至遭到抵制时而有之，然而，也许几乎没有一个现代科学技术像转基因农业技术这样，遭遇如此之大的舆论压力。
反转基因运动多年前发源于欧洲，至今仍深远地影响着对食品安全问题心有戚戚的普通消费者。
“转基因”的标签看上去是那样的非自然、不浪漫，似乎要将人类对田园的美好想象埋葬在冰冷的实验室里。
从一开始，科学家对转基因技术的共识是，这是一种对持续型农业帮助最大的技术。
因为它可以在作物上集中最优秀的性状，从而减少农药和化肥的使用，为农业发展和人类造福。
很多人认为把土地变成城市，不去种地是对地球的最大伤害，事实上不完全是那样。
农业生产才是地球上最大的污染源，很多人把浪漫和乡村田野联系在一起，这是一种误解。
人类需要大量的农业产品，导致了土壤流失和热带雨林的消失。
如果说在一块田里能够实现两倍的产量，就不需要更多的土地了。
对转基因作物国内的反应比较激烈，这反映了一种信任感缺失。
基因工程的方法与意义
基因工程的方法与意义随着科技日新月异的发展，基因工程已经成为了一项不可或缺的研究领域。
基因工程是指将外源基因引入一个细胞或者生物体内，通过改变基因序列以及表达方式来使其产生一种预设的功能。
这项技术的出现，对人类的生物医学、农业和工业制造等领域都产生了深远的影响。
一、基因工程的方法基因工程的核心在于能够对异源基因进行操作。
而基因的操作包含了为生物体注入新的基因、删除或替换原有的基因、修改已有的基因等。
虽然基因工程的具体实现方式有很多，但其中最常见的方法包括以下几个方面：1.基因克隆基因克隆是将有用的基因或DNA片段从其他生物中挖掘出来并扩增的技术。
在实现过程中，常常需要用到限制酶切割、连接、转化等工作，重组DNA段并克隆到适当的载体中。
这一过程能够扩增大量纯净的DNA片段，并为下一步的基因操作做好准备。
2.基因组编辑基因组编辑技术是指对细胞的基因组进行精确的编辑，包括插入或删除外源DNA以及修改原有基因等等。
其中最常用的工具是CRISPR-Cas9技术，其能够非常准确地定位到要进行编辑的区域，然后对该区域进行必要的操作。
3.基因表达基因表达技术能够帮助科学家控制基因在生物体内的表达水平。
在基因表达方面，需要用到大量的载体，包括质粒、病毒、合成RNA等。
同时，调控基因表达的方法也有很多，比如使用激素类物质、制造特定的引子等。
这些方法可以控制基因在不同生长阶段的表达情况，使其达到预期的效果。
二、基因工程的意义基因工程的应用涉及到人类的各个领域，包括医学、农业、环保等。
基因工程能够让人类获得一种全新的能力，也能够创造出可观的经济价值。
以下，我们简要介绍一些基因工程在各个领域中的应用意义。
1.生物医学基因工程在生物医学领域的应用包括了疾病诊断与治疗、药物研发、生物制剂纯化等方面。
例如，疫苗就是生物制剂的一种，通过基因工程技术，可以开发出大量的疫苗，从而对各种传染性疾病进行预防。
此外，基因工程还可以被用于修复DNA，或用于逆转特定疾病的基因突变等。
简述基因工程的理论和技术基础
简述基因工程的理论和技术基础概述基因工程是一门科学技术，通过对生物体遗传物质（基因）的改造和调控，以达到对生物体功能和特性的改变。
基因工程的理论基础和技术手段的发展在现代生物科学的发展中起着重要的推动作用。
本文将简要介绍基因工程的理论基础和主要的技术基础。
基因工程的理论基础基因工程的理论基础主要包括以下几个方面：1. 遗传学遗传学是研究遗传规律和生物遗传变异的科学。
基因工程的理论基础之一是遗传学的基本原理，包括基因的传递、表达和变异等。
遗传学提供了对生物遗传物质的基本认识，为基因工程的实践提供了理论基础。
2. 分子生物学分子生物学是研究生命现象的分子机制的科学。
基因工程的理论基础之二是分子生物学的研究成果，包括基因的结构和功能、DNA复制和转录、蛋白质合成等。
分子生物学的发展为基因工程的理论和实践提供了重要的支持。
3. 代谢途径与信号转导代谢途径和信号转导是研究生物体内物质代谢和信息传递的科学。
基因工程的理论基础之三是代谢途径和信号转导的研究进展，包括代谢途径的调控机制和信号转导的细胞信息传递方式等。
代谢途径和信号转导的研究为基因工程的应用提供了重要的理论支持。
4. 高通量测序技术高通量测序技术是指通过并行化技术和高通量数据处理能力，实现对生物体基因组的快速高效测序。
高通量测序技术的发展为基因工程提供了强大的技术支持，使得基因工程能够更快速、准确地获取和解析生物体的基因信息，从而更好地实现对基因的改造和调控。
基因工程的核心技术基础基因工程的核心技术基础主要包括以下几个方面：1. 基因克隆技术基因克隆技术是指通过分离、复制和组装DNA片段，将目标基因导入到宿主生物体中并完成表达的技术。
基因克隆技术是基因工程的核心技术之一，包括DNA提取、酶切、连接、转化和表达等步骤。
基因克隆技术的发展使得基因工程能够更好地实现基因的操作和调控。
2. 基因编辑技术基因编辑技术是指通过定向改变生物体基因组的特定序列，实现对基因组的精确编辑和改造的技术。
人类是否应该接受基因改造辩论辩题
人类是否应该接受基因改造辩论辩题正方，人类应该接受基因改造。
首先，基因改造可以帮助人类消除遗传疾病。
许多人类遗传疾病，如囊肿性纤维化和遗传性癌症，给患者和家庭带来了巨大的痛苦和负担。
通过基因改造，科学家可以修复这些有缺陷的基因，从而消除这些疾病的遗传风险。
正如名人名言所说，“预防胜于治疗”，基因改造可以在源头上解决遗传疾病问题。
其次，基因改造可以提高人类的生物素质。
通过改造基因，人类可以拥有更强壮的身体、更聪明的大脑等优势。
这不仅可以提高个体的生存能力，还可以为人类社会的发展带来巨大的潜力。
正如经典案例所示，通过基因改造，小鼠的寿命可以延长30%，这表明基因改造有着巨大的潜力。
最后，基因改造可以推动人类社会的进步。
正如达尔文所说，“适者生存”，基因改造可以让人类更好地适应环境的变化，从而推动社会的进步。
例如，通过改造基因，人类可以在极端环境中生存，从而推动人类对宇宙的探索和开发。
综上所述，基因改造可以帮助人类消除遗传疾病、提高生物素质、推动社会进步，因此人类应该接受基因改造。
反方，人类不应该接受基因改造。
首先，基因改造存在着伦理道德问题。
通过基因改造来选择优良的基因，是否会导致社会的不公平？是否会导致基因多样性的丧失？这些问题都需要慎重考虑。
正如名人名言所说，“人类的尊严是无价的”，基因改造可能会侵犯人类的尊严和自由。
其次，基因改造可能会导致不可预测的后果。
科学家们对基因改造的长期影响还知之甚少，改造后的基因可能会导致意想不到的后果，甚至可能会引发新的疾病。
经典案例中，基因改造小鼠的寿命延长30%，但这并不意味着基因改造就是安全的。
最后，基因改造可能会引发道德和社会问题。
例如，如果父母可以通过基因改造来选择孩子的外貌、智力等特征，是否会导致人类社会的变异和分裂？这些问题都需要深入思考。
综上所述，基因改造存在着伦理道德问题、可能会导致不可预测的后果、可能会引发道德和社会问题，因此人类不应该接受基因改造。
转基因技术的利与弊
转基因技术的利与弊在当今科技飞速发展的时代，转基因技术无疑是一个备受关注和争议的话题。
转基因技术是指将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，从而引起生物体性状的可遗传的修饰。
这项技术自诞生以来，在农业、医药等领域展现出了巨大的潜力，但同时也引发了一系列的担忧和质疑。
先来说说转基因技术带来的好处。
在农业方面，转基因作物具有显著的优势。
通过转基因技术，农作物可以获得抗病虫害的能力。
这意味着农民可以减少农药的使用，降低生产成本，同时也减少了农药对环境的污染。
例如，转基因棉花能够抵抗棉铃虫的侵害，大大减少了农药的喷洒量，保护了生态环境。
转基因技术还可以提高农作物的产量。
通过引入特定的基因，使作物具有更好的生长特性，如更强的光合作用能力、更高效的养分吸收等，从而增加单位面积的产量。
这对于解决全球不断增长的人口粮食需求问题具有重要意义。
此外，转基因作物还可以增强其抗逆性，比如耐旱、耐盐等。
在一些气候条件恶劣、土地资源有限的地区，种植转基因作物能够有效地利用土地资源，提高农作物的适应性，保障粮食的稳定供应。
在医药领域，转基因技术也发挥着重要作用。
利用转基因技术，可以生产出大量的药用蛋白和疫苗。
例如，通过将特定的基因导入微生物中，可以大规模生产胰岛素等药物，为糖尿病患者带来了福音。
转基因技术在环境保护方面也有潜在的价值。
例如，通过转基因技术可以培育出能够分解有害物质的植物，用于修复被污染的土壤和水体。
然而，转基因技术也并非完美无缺，它带来的一些问题同样值得我们关注和思考。
转基因技术可能对生态环境产生潜在的风险。
转基因作物的基因可能会通过花粉传播等方式扩散到野生植物中，从而影响生态系统的平衡和稳定。
此外，如果转基因作物具有超强的生存能力和竞争优势，可能会导致一些本土物种的减少甚至灭绝。
转基因食品的安全性也是公众关注的焦点之一。
虽然目前的科学研究尚未发现转基因食品对人体健康有直接的危害，但由于转基因技术改变了食物的基因组成，长期食用是否会产生潜在的健康风险仍存在不确定性。
基因工程的理论意义和现实意义
基因工程的理论意义和现实意义引言基因工程是一门综合性的学科，通过改变或重组生物体的基因组，从而导致生物体产生新的性状或极大改变其特性。
基因工程不仅在理论上为我们解释了生命的本质，也对现实世界产生了重要的影响。
本文将探讨基因工程在理论和现实意义上的重要性。
理论意义解码生命的奥秘基因工程提供了深入研究生命机制的平台。
通过基因工程的技术手段，科学家们能够精确地操纵基因，去研究基因与生物体性状之间的关系。
这使得我们能够更全面地了解生命的本质和生物体的发育、进化和功能。
推动科学的发展和突破基因工程为科学研究提供了新的思路和方法。
通过基因工程技术，科学家们能够模拟、重建和改造生命系统，使得科学研究更深入、更准确。
基因工程的发展促进了各个学科的交叉融合，为科学研究的突破提供了新的可能性。
培养创新和逻辑思维能力基因工程需要科学家具备创新思维和逻辑思维的能力。
在设计和实施基因工程实验的过程中，科学家需要进行大量的推理和假设，并通过实验不断验证和修正，这培养了科学家的创新思维和逻辑思维能力。
这些能力不仅在基因工程领域有用，也在其他科学研究和创新活动中发挥重要作用。
现实意义治疗人类疾病基因工程在医学领域具有巨大的潜力。
通过基因工程技术，科学家们能够针对遗传疾病进行精准治疗，修复或更换受损的基因。
例如，基因工程已经成功用于治疗某些癌症和遗传性疾病，为患者带来新的治疗希望。
基因工程还为药物研发提供了新途径，可以设计和生产更安全、更有效的药物。
提高农作物的产量和品质基因工程为农作物的育种提供了新的方法。
通过基因工程技术，科学家们能够改良农作物的基因组，使其具有更高的产量、更好的抗病性和耐逆能力。
这有助于提高农作物的产量和品质，解决全球粮食安全的问题，并减少对化学农药和化学肥料的依赖。
保护生物多样性基因工程可以用于保护濒危物种和生物多样性。
通过基因工程技术，科学家们能够对濒危物种的基因进行保护和繁育，避免它们灭绝。
基因工程还可以改变某些生物的基因组，使其适应环境变化和环境压力，提高其生存能力。
人类基因改造
人类基因改造人类基因改造是指通过技术手段对人类基因进行改变，以达到改善人类性状、预防遗传疾病或提高人类智力等目的。
这一领域的研究和实践正引起广泛的讨论和争议。
本文将探讨人类基因改造的背景、技术和可能带来的影响。
一、人类基因改造的背景人类基因改造的概念源自对基因的认识和科技的进步。
人类基因组计划的成功完成，为深入了解人类基因提供了基础。
基因编辑技术CRISPR-Cas9的问世和应用，使得通过人工修改人类基因成为可能。
此外，随着人工智能和大数据的发展，基因序列的分析和基因功能的解读也变得更加精确和高效。
二、人类基因改造的技术1. 基因编辑技术基因编辑技术是目前人类基因改造的核心技术之一。
CRISPR-Cas9技术是最为常用和有效的基因编辑技术之一。
通过CRISPR-Cas9系统，科学家可以精确地选择和修改DNA序列，从而改变基因组的功能。
这项技术具有高效、准确和相对低成本的特点，但还存在一些伦理和安全问题待解决。
2. 基因治疗基因治疗是另一种人类基因改造的技术途径。
它通过向人体内引入正常的基因，来修复或替代患者体内缺陷或有害基因。
基因治疗已在一些遗传疾病的治疗中取得了积极的效果，例如囊性纤维化等。
然而，这项技术在临床应用上仍然面临许多挑战，如递送载体选择、基因插入的准确性等。
三、人类基因改造的可能影响1. 遗传疾病的预防和治疗人类基因改造的一大潜在影响是对遗传疾病的预防和治疗。
通过基因编辑和基因治疗技术，可以修复或替代患者体内的有害基因，从而预防或治疗一些先天性疾病。
这将为患者提供更多的治疗选择，并显著降低遗传疾病在人口中的发生率。
2. 人类性状的改良人类基因改造也可能用于改良人类性状。
例如，可以通过修改与身高、智力、抗病力等相关的基因来提高人类的某些性状。
这引发了对“设计婴儿”的关注，即通过选择和改造基因来创造“优良”后代。
然而，这种人为选择和干预的做法引发了一系列伦理和社会问题的争议。
3. 新的伦理和社会问题人类基因改造引发了一系列新的伦理和社会问题。
基因治疗发展简史
基因治疗发展简史引言基因治疗是一种通过修复或替换人体异常基因来治疗疾病的新型疗法。
自20世纪60年代以来，随着基因技术的快速发展，基因治疗在医学领域引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍基因治疗的发展历程，从早期的理论研究到目前的临床应用，以及未来的发展方向。
早期研究1. 基因的发现和理解•1865年，格里戈尔·门德尔提出了遗传规律，奠定了现代遗传学的基础。
•1953年，詹姆斯·沃特森和弗朗西斯·克里克发现了DNA的双螺旋结构，揭示了基因的分子结构。
•1972年，保罗·伯戈和斯坦利·科恩成功构建了第一个重组DNA分子，开创了基因工程的先河。
2. 基因治疗的概念提出•1966年，约翰·瑞纳斯提出了基因治疗的概念，并预言了基因治疗的未来前景。
•1972年，理查德·尼克松总统宣布启动国家癌症计划，其中包括了研究基因治疗的项目。
3. 早期的基因治疗实验•1980年，美国科学家马丁·凯门茨成功将一种外源基因导入到小鼠体内，标志着基因治疗研究进入实验阶段。
•1989年，美国科学家Michael Blaese成功治疗了一名患有严重免疫缺陷病的女孩，这是首个基因治疗的成功案例。
基因治疗的突破1. 脂质体转染法的发展•1990年，约翰·瓦格内和利奥·科杰尔发明了脂质体转染法，大大提高了基因输送的效率。
•该方法通过将目标基因包裹在脂质体中，然后将其注入患者体内，使基因能够成功进入细胞核，并发挥治疗效果。
2. 基因载体的改进•1995年，日本科学家酒井健一成功构建了第一个具有高效表达功能的病毒载体，这一突破大大提升了基因治疗的效果。
•病毒载体能够将目标基因有效地运送到细胞内，并在细胞中产生所需的蛋白质，从而实现疾病治疗。
3. 成功治疗遗传性疾病•2003年，法国科学家卢西安·伯迪发表了一项里程碑式的研究结果，成功治疗了一名患有严重遗传性疾病的儿童。
科普了解基因工程的原理
科普了解基因工程的原理基因工程是指通过对生物体的遗传物质进行人为改造和调控的技术手段。
这一领域的发展给生命科学、医学以及农业等领域带来了巨大的变革和进步。
本文将从基本概念、原理和应用三个方面科普了解基因工程的原理。
一、基因工程的基本概念基因工程指的是人们通过将外源基因或特定DNA片段导入宿主生物中，实现对宿主物种遗传特性的改造和调控的技术手段。
基因工程充分利用了基因的结构和功能特点，通过改变或调控特定基因的表达，使生物体具备特定的遗传特性，从而实现对其进行精准控制和改造。
二、基因工程的原理1. 基因克隆基因克隆是基因工程的核心技术之一。
它通过将目标基因从一个生物体中分离并扩增，得到大量目标基因的拷贝。
具体步骤包括：选取合适的载体（如质粒）作为基因的携带者，然后将目标基因与载体连接，形成重组DNA；将重组DNA导入到宿主细胞中，使其复制并产生大量重组DNA；最后筛选出携带目标基因的宿主细胞。
2. 基因组编辑基因组编辑是基因工程的一项重要技术，它可以直接修改生物体基因组中的特定基因。
其中最常用的技术是CRISPR-Cas9系统。
该系统利用一种叫做Cas9的酶与RNA分子配合，形成“剪刀”，能够精确地切割目标DNA序列。
通过设计合适的引导RNA，可以将Cas9导向到特定基因的位置，然后进行切割，从而引发细胞自身修复机制，并实现对基因的编辑和改造。
3. 基因转导基因转导是将外源基因导入到宿主细胞中的过程。
常用的基因转导技术包括病毒载体、基因枪和电穿孔等。
病毒载体将目标基因嵌入到其基因组中，在感染宿主细胞时将目标基因一同传递给宿主细胞。
基因枪则通过高压气体或微粒轰击的方式，将目标基因射入宿主细胞。
而电穿孔则是通过电场脉冲作用于宿主细胞，形成瞬时的细胞膜孔，使目标基因能够穿越细胞膜进入细胞内。
三、基因工程的应用1. 农业领域基因工程在农业领域的应用主要包括转基因作物和转基因动物的培育。
转基因作物通过引入抗虫、耐病、耐旱、耐盐碱等有益基因，提高作物的抗逆性和产量。
基因工程讲解
基因工程讲解基因工程是一项涉及基因的科学技术，通过在生物体的基因组中修改、操控和转移基因，从而改变生物体的遗传特性。
它使人类能够更深入地理解基因的功能和作用，并有望为人类带来巨大的医学和农业进步。
本文将从基因工程的基本概念、原理和应用方面进行详细讲解。
一、基因工程的基本概念基因工程，又称遗传工程，是指通过改变生物体的遗传物质，使其具备特定的性状和功能。
基因工程技术是细胞和分子生物学、遗传学等多学科的交叉应用，它利用遗传物质（DNA、RNA）进行基因的克隆、修饰和转移，使其能够产生有益的变化。
基因工程技术已经广泛应用于药物研发、农业改良和环境保护等领域。
二、基因工程的原理基因工程的主要原理是通过DNA重组技术，将想要的外源基因导入到目标生物体中，并使其能够在目标生物体内表达出来。
DNA重组技术包括DNA的分离、切割、连接和转染等步骤。
首先，从源生物体或合成DNA样本中分离出目标基因；然后，利用限制性内切酶或PCR方法对DNA进行切割；接着，将切割好的目标基因与载体（如质粒）连接起来，形成重组DNA；最后，将重组DNA导入到目标生物体中，使其能够在目标生物体内表达出来。
三、基因工程的应用基因工程技术在医学、农业和环境保护等领域都有广泛的应用。
在医学领域，基因工程技术可以用于疾病的诊断和治疗。
例如，基因工程技术可以通过克隆和表达人类蛋白质来生产药物，如重组人胰岛素和重组人生长激素等。
此外，基因工程技术还可以用于基因治疗，即将正常基因导入患者体内，以纠正基因缺陷所导致的疾病。
在农业领域，基因工程技术可以用于农作物的改良和耐病性的提高。
通过转基因技术，科学家们可以将具有抗虫、抗病等特性的基因导入作物中，使其能够抵御病虫害的侵袭，提高农作物的产量和品质。
同时，基因工程技术也可以改善作物的营养组分，使其更加丰富和有益于人类健康。
在环境保护方面，基因工程技术可以用于生物修复和生物监测。
生物修复是指利用基因工程技术改良生物体的代谢途径，使其具备降解有害物质的能力，从而清除环境中的污染物。
基因编辑技术及其实践意义
基因编辑技术及其实践意义在过去的几十年间，科技创新取得了巨大的进步，特别是在生物学、基因学领域，基因编辑技术也随之诞生。
基因编辑技术是指通过特定方法，对基因的信息进行修改、替换或添加，最终达到产生特定目标的目的。
这项技术的出现带来了许多前沿的研究领域，涉及疾病的治疗、农业的发展、环境的保护等众多方面。
基因编辑技术的出现，引起了学术和社会各个方面的争议和讨论，主张者和反对者各有观点。
下文将从技术原理、实践意义和伦理道德等方面探讨基因编辑技术。
技术原理与实践意义基因编辑技术的实现原理主要有两种：类固醇酶刀具的CRISPR/Cas9系统和锌指核酸酶（ZFNs）。
目前来讲，CRISPR/Cas9已经成为主流的基因编辑技术。
CRISPR是一种紧密排列的重复DNA片段，Cas9是一种切割酶。
用CRISPR引导RNA形成蓝图，可以很准确地将Cas9切割带有特定DNA序列的基因。
这种技术在产生基因突变、修饰和清除基因等方面具有广泛的应用前景。
基因编辑技术对医学、农业、环境等领域产生巨大的实践意义。
其中，医学领域是基因编辑技术应用最广泛的领域之一。
通过基因编辑技术，科学家们能够定位疾病基因突变，或修复或替代患者受损的基因。
基因编辑技术能够对多种疾病进行治疗，例如先天性遗传病、癌症等，是实现个性化医疗的理论依据之一。
例如，在照顾拥有遗传病的家庭中，最常见的遗传病例子是囊性纤维化（CF）。
一项新的研究发现，通过CRISPR技术，科学家能够成功地修复CF患者的肺部细胞中受影响的基因，使得这些细胞重新回到了服务状态。
这项研究可能为开发治疗CF的新策略铺平了道路。
在农业领域，基因编辑技术也产生了重大实践意义。
通过基因编辑技术改善作物的品质、耐病性等特性，可以提高作物的产量和品质，满足不断增长的人口需求。
例如，在马铃薯种植中，CFTR基因突变会导致马铃薯蔓延病，这会让马铃薯无法存活。
通过CRISPR技术，科学家们成功地修复了马铃薯中的是CFTR基因，使马铃薯变得更加耐病，为农业生产提供了无限可能。
基因改造的自然辩证法看法
基因改造的自然辩证法看法基因改造的自然辩证法看法，咱们今天就来聊聊这个话题。
你知道吗，基因改造就像给大自然穿上了一件新衣服，谁能想到原本的西红柿居然可以改造成耐旱的超级西红柿呢？听上去是不是很神奇？想象一下，如果西红柿能够抗旱，那农民伯伯的工作可就轻松多了，再也不用担心干旱的问题啦。
这种改造就像是为植物开了一扇窗，让它们在不同的环境下生存得更好。
真是让人忍不住想赞叹一句：科技真是日新月异啊！基因改造的背后也是有不少争议的。
有人觉得这就像在玩火，玩得不好可是要出大事的。
你说，万一改造出来的植物成了“怪物”，那可就不得了了。
有人担心这些基因改造的食品会影响人体健康，毕竟谁也不想吃下去的是个“实验品”。
这就像是做菜，一不小心放错了调料，结果整道菜就毁了。
基因改造就像是一把双刃剑，用得好，能够给我们带来丰收；用得不好，可能就得小心翼翼了。
再者说，基因改造也引发了一些道德层面的讨论。
比如，有人质疑，这样是不是在干预大自然的正常规律？原本的生态平衡会不会被打破？就像人们常说的“物极必反”，你看这些植物改造得再好，万一引发了一场生态灾难，那可就得不偿失了。
我们常常要在科学和伦理之间找平衡。
有人说，科学进步是为了更好的生活，但我们是否想过，这个“更好”是怎样定义的呢？基因改造的技术本身也在不断进步。
你知道，现在的科学家们使用CRISPR技术，简直就是如虎添翼，精准得多了。
这种技术就像是一把神奇的剪刀，可以轻松地剪掉不需要的基因，再加上新的基因。
听着是不是有点像魔法？但这也让人思考，这样的技术是否会被滥用？如果每个人都能随意改造生物，那会不会出现一些不受控制的局面？这样的世界，想想都让人有点后怕。
再加上，基因改造的结果往往是不可预测的。
我们可能希望能改造出一种新型的植物，结果却因为一个小失误，变成了另一种完全不同的东西。
真是像捉迷藏一样，让人猜不透。
改造出来的生物，虽然看似优秀，但可能在实际应用中，反而不如传统的品种。
基因改造知识点归纳总结
基因改造知识点归纳总结一、基因改造的概念基因改造是指科学家利用生物技术手段来改变生物体内的基因结构，从而实现对生物体性状的改造。
基因改造技术是一种现代生物技术手段，它可以通过人为的方式来改变生物体的遗传特性，使得生物体表现出一些新的特性或属性。
基因改造技术可以应用在农业、医学、环境保护等领域，为人类的生产生活提供了巨大的帮助。
二、基因改造的方法1. 转基因技术转基因技术是指将外源基因导入到目标生物体中，从而使目标生物体表现出外源基因所决定的性状。
转基因技术是基因改造技术中最常用的一种方法，它可以通过转基因植物、转基因动物、转基因微生物等方式来实现基因改造。
2. RNA干扰技术RNA干扰技术是一种利用RNA干扰分子对目标基因进行特异性沉默的技术。
通过RNA干扰技术可以实现对生物体内基因的特定抑制或沉默，从而影响生物体的表型特征。
3. CRISPR/Cas9系统CRISPR/Cas9系统是一种新兴的基因编辑技术，它可以实现对生物体内基因的准确编辑和修饰。
通过CRISPR/Cas9系统可以精确地定位到目标基因，对其进行切割、修饰和替换，从而实现对基因的精准改造。
三、基因改造在农业领域的应用1. 抗病虫害利用基因改造技术可以使作物具有抗病虫害的能力，从而减少农药的使用量，降低农业生产的成本，并减少对环境的污染。
2. 抗逆性通过基因改造技术可以使作物具有抗旱、抗盐、抗寒等抗逆性，提高作物在恶劣环境下的生长能力和产量。
3. 营养改良利用基因改造技术可以提高作物的营养含量，使得作物具有更高的营养价值和健康效益。
四、基因改造在医学领域的应用1. 基因治疗利用基因改造技术可以对人体遗传病进行基因治疗，从而实现对遗传病的治愈或缓解。
2. 造血干细胞移植通过基因改造技术可以改造造血干细胞，使其具有更好的移植效果，从而治疗一些血液系统的疾病。
3. 肿瘤治疗通过基因改造技术可以实现对肿瘤细胞的精准治疗，提高肿瘤治疗的效果和安全性。
我对转基因的认识及体会
我对转基因的认识及体会园艺植物组织培养与生物技术课程论文题目：我对转基因技术的认识和体会2016年5月23日一、转基因技术的定义转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。
基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。
DNA片段被转入特定生物中，与其本身的基因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育，从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。
二、转基因技术可以造福人类社会（1）改善生存环境和食品安全问题种植转基因作物可以不用或少用农药，减少或消除了农药对食品的污染可以抵抗病菌的感染，从而减少了食物中病菌毒素的含量。
可以改变某些食物（例如虾、花生、大豆）中的致敏成分，使得对某些食物过敏的人群可以放心食用。
可以改变种子油的成分，降低饱和脂肪酸的含量可以降低重金属在果实、种子中的沉积残留（2）转基因技术是精准、安全、可控的转基因育种技术的优势非常明显：可以准确地将某一个经过充分研究的基因转入农作物，并能准确预测作物后代表现出的性状，转基因技术跨物种进行，可以在相对较短的时间内培育出新品种。
由此可见，转基因技术是对传统技术的发展和补充，更为精准、安全、可控。
它只会改变作物的抗虫、抗逆等遗传特性，不会改变作物的遗传规律。
（3）转基因农业能养活地球在人口爆炸、耕地缩小的今天，普通粮食作物的产量接近极限，但是全球还有8亿人在挨饿，我们越来越需要高质高产的粮食作物来解决全球的粮食问题。
粮食产量的大幅提高，离不开现代农业技术的进步。
三、那些引起全国恐慌的虚假报道(1)“广西抽检男生一半精液异常”一篇署名为张宏良的文章称：“迄今为止世界所有国家传来的有关转基因食品的负面消息，全都是小白鼠食用后的不良反应，唯独中国传来的是大学生精液质量异常的报告。
”这篇文章在网络上掀起了轩然大波，引起了公众的恐慌。
随即坊间流传着一个“惊天的大秘密”：广西人吃转基因玉米，男人半数不能生孩子。
基因工程技术的研究进展及意义
基因工程技术的研究进展及意义随着科技的飞速发展，基因工程技术已经成为一项高度关注的前沿技术。
基因工程技术是近年来发展最迅速的前沿生物科学领域之一，它将人类对基因的研究转化为对生命的改良和塑造。
目前，基因工程技术被广泛应用于疾病预防、粮食生产、药物研发、生物工业等领域，成为推动生物科技领域发展的重要支柱。
一、基因工程技术的基本概念及分类基因工程技术是一种人工通过破解生物基因，进行信息交换、调整、组合和改造，以达到特定目的的技术。
主要包括基因克隆、基因转移、基因重组、基因编辑、基因修饰等技术手段。
基因工程技术可分为三大类：基本基因工程技术、高级基因工程技术和转基因技术。
基本基因工程技术是指在DNA分子水平上，对单个基因进行分离、纯化和克隆等操作。
高级基因工程技术主要是通过对DNA序列的编辑和结构重组，进行生命基因的精密调控。
转基因技术则是将优良的基因转移至其他物种，以增强物种的优良性状，提高产量和品质等。
二、基因工程技术在医学上的应用基因工程技术在医学领域的应用主要集中在三个方面：先天缺陷疾病治疗、癌症治疗和新药物研发。
先天缺陷疾病是许多家庭所面临的困扰，而基因工程技术的应用为先天缺陷疾病的治疗带来了新的希望。
例如，通过基因工程技术研发出的抗血友病药物已成功治疗了大量血友病患者。
另外，基因工程技术也为神经系统疾病、心血管疾病等疾病的治疗带来了新的机会。
癌症是一种危害人体的严重疾病，也是基因工程技术的一个重要领域。
通过基因工程技术，科学家们可以研究癌症发病机理并开发出相关治疗。
例如，基因治疗方法中，可以利用基因质粒将人体自身的修复机制上调，激发自身对癌症的免疫应答能力，从而达到抑制癌细胞生长的目的。
三、基因工程技术在农业上的应用在农业领域，基因工程技术已被广泛应用，主要包括：粮食作物生产、动物遗传改良和生物农药生产等几个方面。
在粮食生产方面，科学家们利用基因工程技术改良作物品种，使其产量、品质、抗病性等性状得到提高。
基因知识的哲学意义新人性论与基因科学八
基因知识的哲学意义新人性论与基因科学八（不知为什么，正文里发不出图片，只好请看附图）生命是如何产生的，涉及精神与物质究竟是什么关系这一根本的哲学问题。
这个问题是人类智慧面临的最大的挑战，它困扰了哲学家几千年，至今没有令人满意的答案。
有一种很盛行的看法认为，精神和物质是各自独立的，人类的精神或灵魂，是在人有了肉体之后，从外面进入人体的。
但是，根据现在已有的基因知识，可以断定，世界上的任何生命，都离不开基因，而每一个生命的一切特征，包括精神方面的，都与其基因结构密切相关。
只要基因有所改变，与之相应的生命特征就一定会改变。
有人会说，这不就是那个唯物主义吗？认为精神是物质的功能，有什么新鲜呢？我认为，说精神是物质的功能，有一定的道理，但是在现代基因科学面前，这种说法显得有点简单、陈旧了。
人类对物质的认识，有一个很漫长的过程。
人类所看到的物质世界，是非常复杂多样，丰富多彩的。
中国有句老话，叫做“格物致知”，就是说，你把这些复杂的物质好好琢磨琢磨，你就能达到比较高的认识水平。
但是后来，随着自然科学的发展，我们发现，这么丰富多彩的物质世界，不过是由一百来种元素组成的。
后来又发现，组成这些元素的，不过是几种基本粒子。
一些科学家甚至进一步认为，这几种基本粒子可能是由同一种什么东西演变出来的。
有人认为，所有的物质粒子都是场的凝聚；爱因斯坦认为物质可以归结为能量。
后来又有人提出弦理论和超弦理论，认为最基本的物质单位是某种弦。
尽管这些理论都还没有成为定论，但有一点已经可以肯定，即物质的本源是非常简单的，甚至可能是一种单一的东西。
那么，这在哲学上就提出了一个重大问题：认识物质的重要意义究竟在哪里？随着科学的发展，人们日益认识到，是不同结构、不同组合，使非常简单的基本物质形成了丰富多彩、千变万化的大自然。
那么，从这个角度讲，物质进行组合、形成结构时所遵循的那个看不见、摸不着的东西，指导物质变化、决定什么结构具有什么功能的那个形而上的东西，才是更重要的研究对象。
人类基因改造计划
人类基因改造计划随着科技的不断发展，人类社会也进入了一个全新的时代。
基因改造技术作为一种颠覆性的科学技术，正在逐渐引起人们的关注和讨论。
人类基因改造计划作为一个备受争议的话题，引发了人们对于科技发展和伦理道德的思考。
在这篇文档中，我们将探讨人类基因改造计划的意义、影响和可能带来的挑战。
首先，人类基因改造计划意味着人类有能力去改变自身的基因，以达到预期的目的。
这种技术可以用来治疗遗传性疾病，提高人类的免疫力，甚至延长寿命。
此外，基因改造还可以为人类赋予一些超越自然界的能力，比如增强智力、提高身体素质等。
这无疑将是人类社会的一大进步，有望为人类带来更好的生活质量。
然而，人类基因改造计划也面临着诸多挑战。
首先，基因改造技术的安全性和可行性还存在很多未知数，一旦出现意外后果，可能会给人类社会带来不可估量的影响。
其次，基因改造可能会加剧社会的不平等现象，因为只有富裕阶层才能负担得起这种昂贵的技术。
此外，基因改造也可能会引发伦理道德方面的争议，比如是否应该干涉自然的选择，是否应该让人类拥有超越自然的能力等等。
在探讨人类基因改造计划的影响时，我们也必须认识到这种技术的潜在风险。
一旦基因改造技术被滥用，可能会导致人类社会陷入混乱，甚至失去原本的人性。
因此，我们必须审慎对待基因改造技术的发展，加强对其监管和管理，确保其在合理范围内发挥作用。
综上所述，人类基因改造计划无疑是一个充满挑战和机遇的领域。
我们应该充分认识到这种技术的潜力和风险，加强对其研究和监管，确保其在造福人类的同时不会带来不可逆转的灾难。
只有在科学、伦理和社会各方面充分考量的基础上，人类基因改造计划才能真正造福人类，推动人类社会迈向更加美好的未来。
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第27卷 第1期2009年1月科 学 学 研 究Studies in Science of Science Vol .27No .1Jan .2009文章编号:1003-2053(2009)01-0018-07从认识基因到改造基因———论“基因靶向技术”的科学意义和方法论启示鲍健强,叶 鸿(浙江工业大学政治与公共管理学院,杭州310014)摘 要:基因靶向技术是建立在胚胎干细胞和同源重组技术之上,对基因组进行定位修饰的一种实验方法,在转基因动物的遗传性状修饰中起到了巨大的作用。
本文从人类认识基因到改造基因的历史线索出发,揭示了基因缺陷所带来的科学问题,并介绍了由其引发的修复和改造基因的科学研究。
此外,总结了基因靶向技术所建立起来的全新的生物实验模型对于基因修复和改造所带来的划时代的意义,并对基因靶向技术研究过程的科学意义和方法论启示进行了初步的探索。
关键词:基因缺陷;基因修复和改造;靶向技术;科学方法论中图分类号:C03 文献标识码:A 收稿日期:2008-07-18;修回日期:2008-08-25 作者简介:鲍健强(1956-),男,浙江金华人,教授,研究方向为科技哲学。
叶 鸿(1985-),女,浙江温州人,硕士研究生,研究方向为科技哲学。
引人注目的2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予给了来自美国犹他大学的马里奥・卡佩奇(Mari o Capecchi )、美国北卡罗来纳州大学教会山分校的奥立佛・史密斯(O liver S m ithies )与英国卡迪夫大学的马丁・埃文斯(Martin Evans )三位科学家,他们凭借“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA 重组方面的一系列突破性发现”,分享了诺贝尔生理学或医学奖这一殊荣。
这一国际研究小组利用“基因靶向技术”,在老鼠身上将胚胎干细胞引入特定基因的修饰,对21世纪的生物医学研究做出了奠基性贡献。
诺贝尔医学奖评审委员会声称,这三位科学家之所以获奖,是因他们发现了如何操纵小老鼠的胚胎干细胞基因,为人类攻克某些疾病提供了药物试验的生物模型,同时也造就了基因疗法(修复缺陷基因的疾病治疗)的基础,在今后的疾病和普通生物学的基因功能研究中,他们的成果将得到广泛应用。
因此,剖析人类从认识基因到改造基因的历程,探讨基因靶向技术研究过程的科学意义和方法论的启示,不仅具有理论价值,也有现实意义。
1 基因发现:人类认识生命本质的重大科学发现 从理论上讲,基因泛指既能控制生物性状、又按孟德尔规律传递的遗传因子[1]。
一直以来,生物学家对于基因的认识不断深化,而对遗传机制的研究也从未停歇。
1865年,孟德尔总结豌豆杂交试验中豌豆子代遗传性状所显示的规律,提出了著名的孟德尔遗传定律,认为生物的性状是通过独立单位即“遗传因子”一代一代遗传下去的。
1902年,萨顿发现了生殖细胞的分裂方式———减数分裂(mei osis ),并将孟德尔遗传定律与染色体行为结合起来,扩充了染色体理论[2]。
1909年,丹麦植物学家约翰逊用“基因”(gene )一词取代了孟德尔的“遗传因子”,此举为后来生物遗传机制的进一步研究提供了必要的理论抽象和概括。
1926年,美国遗传学家摩尔根发表了著名的《基因论》,指出位于染色体上的基因就是遗传的基本单位,并验证了基因在染色体上呈直线式排列这一论断的正确性。
虽然这一杰出的工作使摩尔根获得了诺贝尔生理学与医学奖。
但是,基因的具体功能和作用机制还是未知的。
另一方面,DNA 分子尽管很早就被发现了,但其分子结构一直困扰着众多科研人员。
直到1953年,威尔金斯和罗莎林德・富兰克林研究小组拍出了当时最清晰的DNA 结构照片———DNA 的X 2射线衍射图谱,才真正揭示了DNA 微观水平上的分子结构特点[3]。
此时,DNA 分子结构发现的时机已经开 第1期鲍健强叶 鸿:从认识基因到改造基因始逐步成熟了。
1953年,沃森和克里克的双螺旋模型合理地解释了遗传物质的复制和遗传机理。
他们的论文《核酸的分子结构———DNA的一种可能结构》在《自然》杂志上发表,向全世界宣布了这一发现。
在论文中,沃森和克里克通过双螺旋模型的建构,阐明了脱氧核糖核酸即DNA的分子结构。
他们分析出,遗传密码的组成字母———四种核苷酸分子A、G、C、T排列在两条螺旋的骨架上,通过分子间化合键的作用,按照A-T、C-G的方式在螺旋结构中央进行配对,两条螺旋可携带相同的遗传信息[4]。
随后,他们在《自然》杂志上又发表了《DNA的遗传学意义》一文,更加详细地阐述了DNA双螺旋模型在解释生物遗传功能上的重要意义,并初步说明了DNA分子可能具备自我复制的机制。
由此至今,这两篇论文被一直被视作分子生物学时代的开端[5]。
1958年,DNA半保留复制的正确性被证明。
随后,人们对DNA复制机理的认识不断深化,生物遗传奥秘的大门已经打开。
DNA结构的发现和后来“中心法则”的提出,以及随后发明的重组DNA和分子克隆技术,为基因组学的发展以及人类基因组计划的实施,奠定了坚实的科学基础。
所谓“基因组”就是指生物体的遗传组成,通过遗传得到的信息总和,可部分地指导生命的整个过程。
要揭开生命的奥秘,就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系[5]。
基因组作为信息载体,是生命本质研究的出发点,人类基因组计划对于了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制等提供了科学依据。
总而言之,回顾20世纪生物科学发展的主要路线和过程,我们可以清楚地看到,DNA双螺旋模型在其中所处的承上启下的关键位置和所起到的核心作用。
此外,人类基因组计划的成功实施以及生物技术和基因工程不断成熟、逐步走向应用,也使人类获得了崭新的干预生物进化和优化生物某些功能的有效途径和手段。
2 基因缺陷:令人类困惑的生物与医学的问题 基因概念的外延随遗传学的拓展而进一步发展,其内涵也将随着生物学的发展而充实完善,人们也从中不断地揭示生物遗传的本质规律。
在上一章节中,我们提及了基因组这一概念。
基因组生物学的研究将揭示整合的生物体系的相互关系。
如果设想人体是一台复杂的生化机器,那么,基因组就是这台机器的蓝图。
基因组包含着对整个遗传信息全局的、高度协同的控制,使其执行一系列细胞功能。
基因组内包含组装各种生物大分子组分的指令,这些指令就是基因。
因此,当这些指令出错时,也就是当基因突变、缺失或者出现其他异常时,就会引发基因缺陷。
211 基因缺陷是人类面临的挑战目前,越来越多的人类疾病被证实是由基因缺陷所致。
无论是低等生物,还是高等的动植物以及人,都有可能存在基因缺陷。
在自然状态下,对一种生物来说,存在基因缺陷的概率是随机的,通常很低。
它可以在生物个体发育的任何时期,当然也可以发生在生物个体发育的任何细胞中。
基因缺陷使得生物体与环境所维持的协调遭到了破坏,对于生物而言往往是有害的。
比如常见的棉花的短果枝;果蝇的白眼、残翅;水稻的矮杆、糯性,等等。
相类似的,绝大多数由基因缺陷所造成的人类遗传疾病,也都会给人类的身心健康埋下隐患,对人类构成了严重的威胁。
212 基因缺陷所引发的难题自发现遗传病以来,研究者们发现,几乎所有疾病的发生都与基因有关。
正常情况下,基因通过编码合成蛋白质参与人的生长发育过程。
但是,当基因由于突变、缺失、转移或是其他不正常的扩增而“出错”时,细胞制造出来的蛋白质数量或是形态就会出现异常,人体也就随之发生病变了。
有些时候,该起作用的基因没有工作,不该起作用的反而蠢蠢欲动,导致了人体机能的紊乱,如果再和外界因素相叠加,同样会发生疾病。
相关研究表明,染色体缺陷将会引起新生儿畸形、愚钝;生化代谢过程基因缺陷,会降低人体解毒功能,使得人体易患癌;免疫系统基因缺陷,将引发免疫系统失灵、抗感染力差,等等。
再比如我们熟悉的各种肿瘤疾病,都是因为多种基因发生突变,再加上外界不良因素刺激而导致的。
除此之外,高血压、高血脂、糖尿病等顽固疾病的发生,都与基因缺陷有着密切的关系。
213 克服基因缺陷壁垒的新思路既然许多疾病被证实是由基因缺陷所导致的,试图改变生物学的遗传问题就变得是非常有意义的・91・科 学 学 研 究第27卷 事情了。
对疾病的遗传基础和病理学的研究都非常重要,临床医学颇能从这些研究中得到帮助。
经过长时间的钻研和尝试,给基因缺陷带来曙光的,正是人类疾病动物模型的出现。
用基因靶向(敲除)技术对小鼠或其它哺乳类动物中此类单基因进行定点突变,就可以为人类该基因缺陷或突变所致的遗传病建立精确的动物模型,从而了解这些遗传病的病理、生理生化特性。
由于外源基因在基因组中的随机整合可能带来不确定的表型,所以自发或诱变病理模型的确立需要漫长的时间。
基因靶向(敲除)技术克服了物种遗传壁垒和有限育种资源的局限,将外源目的基因直接导入受精卵或愈伤组织等受体细胞,使之整合到受体基因组中,从而获得品质优良、抗逆的养殖品种,为人类遗传疾病的基因治疗提供了有力手段。
3 基因靶向(敲除):改造和修复人类基因缺陷的重要途径 基因靶向技术的实质就是通过基因敲除或者基因替换,对特定的基因序列进行定点的分子生物学改造。
其意味着定点破坏一个基因或者基因组,再定位引入另外一个基因。
基因靶向技术就好比高精度的瞄准镜,科学家们凭此能够精确地瞄准任何一个基因,并对它进行深入研究,从而来修复带有缺陷的基因。
311 基因靶向(敲除)技术的特点“基因靶向技术”是利用DNA可与外源性DNA 同源序列发生同源重组的性质,定向改造生物某一基因的技术。
它也被称为基因敲除技术,其过程是将一个结构已知而功能未知的基因敲除,使机体特定的基因失活,然后从整体观察实验动物,推测相应基因的功能[6]。
简单地说,这是一种找准了疾病靶点———某个基因,然后将其清除的疾病治疗方法。
1981年,埃文斯成功地将胚胎干细胞与正常的老鼠胚胎进行分离,通过操纵这种万能细胞,就可以制造出任何一种变异基因[7]。
随后,其证实胚胎干细胞可以用来全面恢复老鼠的生育能力,因此这些细胞可引发突变或进行挑选。
与此同时,分别从事研究工作的卡佩基和史密斯通过一种叫做“同源重组”的技术,找到了实现“基因靶向”的方法[8][9]。
312 实现基因敲除的原理和方法基因靶向(敲除)技术是通过对一个结构已知但功能未知的基因,从分子水平上设计实验将其去除,或用其它顺序相近基因取代,然后用来中止某一基因的表达,或引入新基因及定点突变。
基因靶向(敲除)技术与其他生物学上尖端技术的关系如下所示:图1 基因靶向技术和转基因技术、胚胎干细胞技术的关系利用基因同源重组进行基因敲除是目前应用较多的一种方法。
1987年,Thomp ss on首次建立了完整的ES细胞基因敲除的小鼠模型[10]。