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1、基因与克隆的产生及发展基因与克隆的产生及发展摘要摘要：基因（遗传因子）是遗传的物质基础，是 DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传 信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的 DNA 分子片段。克隆是指生物体通过体 细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通 常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。关键词关键词：基因工程 生物技术 生命科学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
2、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，
3、是科学素质的重要组成部分。 （一）基因工程及其发展1.概念：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
4、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。2.基因工程的应用和发展应用重组 DNA 技术培育具有改良性状的粮食作物的工作已初见成效。这方面的工作按 其发展水平可以分为二个不同的阶段： 第一阶段，主要集中于有重要农业经济意义的目的基因的分离与改造： 第
5、二阶段的主要目标是培育出具有改良的重要经济性状的工程植株； 第三阶段的发展方向是培育出具有生物反应器功能的工程植株。 现在已经培育成功了一批分别具有抗病、抗虫和抗除草剂性状的转基因农作物。例如，应用反义 RNA 技术培育成功的具有耐贮藏的转基因西红柿已开始在美国投放市场。利用植 物合成微生物甚至哺乳动物的一些特殊蛋白质，例如干扰素、人血清蛋白等也已有些成 功的报道。从理论上讲，在将来还有可能通过转基因植物生产更多的药用蛋白质。我们有 理由相信，重组 DNA 技术在农业生产中的应用，是具有光辉的前景的。 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，
6、从而引起生物技术学发生革命性的变革，使人们可以在大虽扩增的细胞中生产 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。早在基因工程刚刚诞生的时候，它就被迅速地应用于肿瘤发生和细胞癌变 理论的研究，为肿瘤诊断、药物治疗、肿瘤转
7、移及其预防等提供了有效的新手段。这方面 的重要突破是发现了致癌基因，弄清了肿瘤的起因。现在一些靠传统的接种疫苗无法预防 的疾病，正在通过基因克隆技术发展有效的新型疫苗。还有一些遗传疾病如今已能在胎儿 身上得到诊断，而且有希望使囊性纤维化、乳腺癌以及其它一些严重危害人类的疾病，在 不久的将来得到有效的治疗。 1.在医药业的应用 （1）转基因细菌生产激素类药物 （2）转基因细菌生产抗生素： （3）转基因微生物生产疫苗： 2. 在工业原料生产上的应用 （1）转基因微生物生产高分子多聚物 （2）转基因微生物与环境净化和废料再生(二)克隆技术的产生及发展1.克隆技术的定义：克隆是指生物体通过体细胞进行的
8、无性繁殖，以及由无性繁殖形成 的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体 有完全相同基因组织后代的过程。简单地说，克隆的定义就是：不经过两性细胞结合而直 接繁衍后代，就叫无性繁殖，也称克隆。2.克隆的基本过程：先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激 等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度 后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞核者基因相同的动物。这一过 程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。 克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵
9、子的结合，只需从动物身上提取一个单细 胞，用人工的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，就可孕育出新的个体。 这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体的 “复制品” 。英国英格兰科学家和美国俄勒冈科学家先后培养出了“克隆羊”多利和“克隆 猴” 。克隆技术的成功，被人们称为“历史性的事件，科学的创举” 。有人甚至认为，克隆技术 可以同当年原子弹的问世相提并论。 克隆技术可以用来生产“克隆人” ，可以用来“复制”人，因而引起了全世界的广泛关 注。对人类来说，克隆技术是悲是喜，是祸是福？唯物辩证法认为，世界上的任何事物都 是矛盾的统一体，都是一分为二的。克
10、隆技术也是这样。如果克隆技术被用于“复制”像 希特勒之类的战争狂人，那会给人类社会带来什么呢？即使是用于“复制”普通的人，也 会带来一系列的伦理道德问题。如果把克隆技术应用于畜牧业生产，将会使优良牲畜品种 的培育与繁殖发生根本性的变革。若将克隆技术用于基因治疗的研究，就极有可能攻克那 些危及人类生命健康的癌症、艾滋病等顽疾。克隆技术犹如原子能技术，是一把双刃剑， 剑柄掌握在人类手中。人类应该采取联合行动，避免“克隆人”的出现，使克隆技术造福 于人类社会。3.克隆技术的利和弊是利:1)克隆技术可解除那些不能成为母亲的女性的痛苦。 2)克隆实验的实施促进了遗传学的发展，为“制造”能移植于人体的动物
11、器官开辟了 前景。 3)克隆技术也可用于检测胎儿的遗传缺陷。将受精卵克隆用于检测各种遗传疾病，克 隆的胚胎与子宫中发育的胎儿遗传特征完全相同。 4)克隆技术可用于治疗神经系统的损伤。成年人的神经组织没有再生能力，但干细胞 可以修复神经系统损伤。 5)在体外受精手术中，医生常常需要将多个受精卵植入子宫，以从中筛选一个进入妊 娠阶段。但许多女性只能提供一个卵子用于受精。通过克隆可以很好地解决这一问题。这 个卵细胞可以克隆成为多个用于受精，从而大大提高妊娠成功率。弊:1) 克隆将减少遗传变异，通过克隆产生的个体具有同样的遗传基因，同样的疾病敏感 性，一种疾病就可以毁灭整个由克隆产生的群体。 可以设想
12、，如果一个国家的牛群都是同 一个克隆产物，一种并不严重的病毒就可能毁灭全国的畜牧业。 2) 克隆技术的使用将使人们倾向于大量繁殖现有种群中最有利用价值的个体，而不是 按自然规律促进整个种群的优胜劣汰。从这个意义上说，克隆技术干扰了自然进化过程. 3) 克隆技术是一种昂贵的技术，需要大量的金钱和生物专业人士的参与，失败率非常 高。多莉就是 277 次实验唯一的成果。虽然现在发展出了更先进的技术，成功率也只能达 到 2-3%。 4) 转基因动物提高了疾病传染的风险。例如，如果一头生产药物牛奶的牛感染了病毒， 这种病毒就可能通过牛奶感染病人 5) 克隆技术应用于人体将导致对后代遗传性状的人工控制。克
13、隆技术引起争论的核心 就是能否允许对发育初期的人类胚胎进行遗传操作。这是很多伦理学家所不能接受的。 6) 克隆技术也可用来创造“超人” ，或拥有健壮的体格却智力低下的人。而且，如果 克隆技术能够在人类中有效运用，男性也就失去了遗传上的意义。 7) 克隆技术对家庭关系带来的影响也将是巨大的。一个由父亲的 DNA 克隆生成的孩子 可以看作父亲的双胞胎兄弟，只不过延迟了几十年出生而已。很难设想，当一个人发现自 己只不过是另外一个人的完全复制品，他（她）会有什么感受？4.应用前景 奇妙的克隆克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（1） 培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞 和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。 参考文献参考文献12000 年 11 月 8 日文汇报文字 2晓颂;克隆是什么?J;河北农机;1997 年 04 期 3张万霞;克隆技术:感性的惊叹与理性的思考与生物学家的对话J;法律与生活; 1997 年 09 期 4百度文库
