生物科技基本工程是什么?

  我们知道,烟草中含有的尼古丁是人类健康的杀手。但你听说过将烟草改造成可以生产医用蛋白的植物这一说法吗?其实,人们只要将能够生产药物蛋白的基因导入烟草中,烟草,就可以变成批量生产药物蛋白的工厂;当我们将这些蛋白质从烟草的叶片中提取出来,经纯化制成药物时,人类健康的杀手烟草,就变成了人类健康的“保护神”。

  这样的奇思妙想,如今已不是天方夜谭式的神话,而是20世纪70年代初兴起的高新科技一基因工程带给人类的福音。让我们一起来关注基因工程的由来,以及它的迅猛发展吧! 基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

  由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又做DMA重组技术。

  基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的,正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。

  20世纪中叶,基础理论取得了重大突破DNA是遗传物质的证明194年,艾弗里(O. Avery)等人通过不同类型肺炎双球茵的转化实验,不仅证明了生物的遗传物质是DNA,还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。艾弗里等人的工作可以说是基因工程的先导。

  ●DNA双螺凝结构和中心法则的确立1953年,沃森(J.D. Watson)和克里克(F. Crick)建立了DNA双螺旋结构模型。1958年,梅塞尔松(M. Meselson)和斯塔尔(F. Stahl)用实验证明DNA的半保留复制。随后不久确立的中心法则,解开了DNA复制、转录和翻译过程之谜,阐明了遺传信息流动的方向。

  遗传密码的破译1963年,尼伦伯格(M.W. Nirenberg)和马太(H. Matthaei)破译编码氪基酸的遗传密码。1966年,霍拉纳(H.G. Khorana)用实验证实了尼伦伯格提出的遺传密码的存在。这些成果不仅使人们认识到,自然界中从微生物到人类共用一套遺传密码,而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。

  技术发明使基因工程的实施成为可能

  基因转移载体的发现1967年,罗思(T.F.Roth)和赫林斯基(D.R. Helinski)发现细菌拟核DNA之外的质粒有自我复制能力,并可以在细菌细胞间转移,这一发现为基因转移找到了一种运载工具。

  エ具酶的发现1970年,阿尔伯(W. Arber)、内森斯(D. Nathans)、史密斯(H.C. Smith)在细菌中发现了第一个限制性内切酶(简称限制酶)后,20世纪70年代初相继发现了多种限制酶和接酶,以及逆转录酶,这些发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。

  DNA合成和测序技术的发明自1965年,桑格(F. Sanger)发明基酸序列分析技术后,1977年,科学家又发明了DNA序列分析的方法,为基因序列图的绘制提供了可能,之后,DNA合成仪的问世又为引物、探针和小分子量DNA基因的获得提供了方便。DNA体外重组的实现 1972年伯格( P. Berg)首先在体外进行了DNA改造的研究,成功地构建了第一个体外重组DNA分子。重组D从表达实硷的成功1973年,博耶(H. Boyer)和科思(S. Cohen)选用仅含单一 ECORI酶切位点的載体质柱pSC101,使之与非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段重组。重组的DNA转入大肠杆茵DNA中,转录出相应mRNA。这个实验证明了质粒不仅可以作为基因工程的载体,重组DNA还可以进入受体细胞,外源基因可以在原核细胞中成功表达,并实现物种之间的基因交流。至此,基因工程正式问世。

  第一例转基因动駒问世1980年,科学家首次通过显微注射培育出世界上第一个转基因小鼠。1983年,科学家又采用农杆菌转化法,培育出世界上第一例转基因烟草。此后,基因工程进入了迅速发展阶段。PCR技术的发明基因工程问世后,1988年由穆里斯(K. Mullis)发明的PCR技术,使基因工程技术得到了进一步发展和完善。上述仅是简要提及基础理论的突破和技术的创新。有些你已经学习过,更多的将在本专题中展开。科学提供对自然界的说明,技术将科学原理转化为工艺和产品,从而造福于人类。科学、技术、社会的互动,不断调整着人类与自然界的关系,推动着文明的进展。

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