現(xiàn)代遺傳學概論(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上浙江大學20142015學年秋學期現(xiàn)代遺傳學概論課程論文學生姓名：汪濤濤 學號： 專業(yè)：藥學題目：論述遺傳學在推動生命科學研究、促進動植物生產(chǎn)以及提高人類醫(yī)學水平三方面的作用，并舉例說明。摘要：隨著當代科技的發(fā)展，現(xiàn)代遺傳學對人類社會的影響越來越大。 在人類社會的方方面面，遺傳學作用愈發(fā)突出，包括在推動生命科學研究，促進動植物生產(chǎn)以及提高人類醫(yī)學水平方面所起到的作用效應愈來愈大。而反過來，這三方面的發(fā)展進步，也在反向推動者現(xiàn)代遺傳學科的進步。關(guān)鍵詞：遺傳學；生命科學；動植物生產(chǎn)；醫(yī)學。一、遺傳學推動生命科學研究的發(fā)展遺傳學與生命科學的相互關(guān)系 遺傳學是現(xiàn)代生命科學的核

2、心。遺傳學研究所用的材料遍及整個生物界，包括動物、植物、真菌、細菌、病毒、藻類及我們?nèi)祟愖约海哂袕V泛的材料代表性，這對于認識生物界的統(tǒng)一性具有重要意義，它所研究的內(nèi)容遺傳與變異歷來是生物學家關(guān)注的重要問題之一；其次，從微生物到人，遺傳物質(zhì)都是核酸，除少數(shù)是RNA外，絕大多數(shù)是DNA，DNA構(gòu)成了基因，遺傳密碼在整個生物界是通用的，基因的突變、重組機制、基因的表達調(diào)控及蛋白質(zhì)的合成過程等在生物界都沒有原則區(qū)別，許多重要的與發(fā)育相關(guān)的基因調(diào)控在生物界具有共性，這一切都說明，要揭示生命活動的本質(zhì)和闡明生命起源的機制都離不開基因，離不開遺傳學。遺傳學的研究內(nèi)容涉及生命學科的各個領(lǐng)域甚至包括一些社會科

3、學的領(lǐng)域，其每一步的發(fā)展都對生命科學的發(fā)展和人類文明的進步起著重要的作用，現(xiàn)代生物學的許多名詞都來自于對遺傳學的研究。自1933年摩爾根第一個在遺傳學領(lǐng)域獲得諾貝爾獎以來，至目前為止已有近80位科學家獲得與遺傳學研究相關(guān)的諾貝爾獎。通過關(guān)注那些正在進行的遺傳研究，不難會發(fā)現(xiàn)每天都有新的技術(shù)和新的發(fā)現(xiàn)，并且這些遺傳學新技術(shù)和新發(fā)現(xiàn)直接或間接地影響著我們當代社會的每一個方面，特別是現(xiàn)代生命科學和醫(yī)學?，F(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展如轉(zhuǎn)基因、克隆、基因組計劃、干細胞研究、器官移植以及神經(jīng)科學、洞悉腦的工作原理、衰老與死亡、癌癥防治等的研究，都與遺傳學特別是分子遺傳學和表觀遺傳學有密切的關(guān)系。總而言之，現(xiàn)代遺傳學

4、影響著現(xiàn)代生命科學的每一門學科并且?guī)悠渌麑W科的發(fā)展。二、遺傳學促進動植物生產(chǎn) 遺傳學的發(fā)展進步，催生了一系列相關(guān)科技的進步，而這些先進的遺傳方面的科學技術(shù)，被應用到動植物生產(chǎn)方面，并且在這些相關(guān)方面取得了重大成果，使動植物的生產(chǎn)效率產(chǎn)率以及產(chǎn)品質(zhì)量有了一個較大的提升，比如說基因工程的大力發(fā)展，基因重組轉(zhuǎn)基因技術(shù)在動植物生產(chǎn)方面的大量應用，成果很顯著。1、提高動物的生產(chǎn)性能 1761年,美國的Jaeoishc 等用反轉(zhuǎn)錄病毒載體法將Moloney 代鼠類白血細胞病毒導入小鼠胚胎首次獲得成功。1 9 8。年G ol d on 等用顯微注射法將猴腎病毒一一疤疹單式病毒胸普激酶基因?qū)胄∈笫芫勋@得

5、轉(zhuǎn)基因小鼠。Jaenisch 和Gordon 等的開創(chuàng)性研究為轉(zhuǎn)基因動物的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了墓礎(chǔ)。1982年美國學者Palmiter等把大鼠的生長激素基因也用顯微注射法導入小鼠受精卵獲得“ 巨鼠” 。在各種轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)中, 目前采用比較普遍的方法是顯微注射法, 并開展將生長激素基因?qū)爰倚蟮难芯? 已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)基因家畜的有兔、綿羊、豬、牛和山羊。最近, 美國和日本已用反轉(zhuǎn)錄病毒載體法和顯微注射法產(chǎn)生了轉(zhuǎn)基因雞。導入生長激素基因后的轉(zhuǎn)基因家畜的生長能力研究表明, 家畜的生長速度快、飼料轉(zhuǎn)化率和瘦肉率高, 降低肥膘。對于泌乳家畜不僅能提高泌乳量, 而且還能改變?nèi)橹某煞? 增加蛋白質(zhì)含量, 家禽提高

6、了蛋和肉的產(chǎn)量與質(zhì)量。家畜這些性狀的改變的研究范圍都屬于轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)在生產(chǎn)上應用研究。這項技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代生物高技術(shù)和手段, 如早期胚胎顯微操作技術(shù), 包括早期胚胎的分割與分離、體外受精、胚胎移植、早期胚胎性別鑒定技術(shù)和胚胎冷凍技術(shù), 以幾倍甚至幾十倍或幾百倍于自然狀態(tài)或常規(guī)的家畜繁育 圖1 速度, 使畜牧業(yè)生產(chǎn)進入一個新的創(chuàng)造性時期。 現(xiàn)在，已經(jīng)成果顯著，如圖1。2、動物生物反應器 動物生物反應器是利用轉(zhuǎn)基因活體動物，高效表達某種外源蛋白的器官或組織，進行工業(yè)化生產(chǎn)功能蛋白質(zhì)的技術(shù)。動物生物反應器的研究開發(fā)重點是動物乳腺反應器和動物血液反應器。即，把人體相關(guān)基因整合到動物胚胎里，使生出的轉(zhuǎn)基因

7、動物血液中，或長大后產(chǎn)生的奶汁中，含有人類所需要的不同蛋白質(zhì)。這是當前生物技術(shù)的尖端和前沿研究項目。 在動物生物反應器中，科研最為普遍的還是動物乳腺生物反應器。動物乳腺是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺，使外源基因?qū)雱游锘蚪M中并定位表達于動物乳腺，利用動物乳腺天然、高效合成并的能力，在動物的乳汁中生產(chǎn)一些具有重要價值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)基因動物的總稱。乳腺生物反應器生產(chǎn)的外源蛋白種類廣泛，從小分子肽到大分子復雜蛋白質(zhì)，從生物活性酶到抗體、病毒抗原蛋白均可有效生產(chǎn)。利用動物乳腺生物反應器生產(chǎn)的優(yōu)點有：（1）生物活性高，無污染。動物乳腺有完整的蛋白質(zhì)系統(tǒng)，包括、化等，從而保證了產(chǎn)品的高生物活性。（2）易，成本低廉；現(xiàn)有

8、的一些人藥物蛋白之所以昂貴，除了原料難以收集外，另一原因是分離提純極為困難成本極高。而動物乳腺生物反應器的產(chǎn)物直接經(jīng)乳汁分泌出體外，只需用常規(guī)方法除去酪蛋白沉淀乳清，再經(jīng)層析即可得到，已經(jīng)建立起完整的生產(chǎn)程序。（3）產(chǎn)量高。外源基因在動物乳腺中的表達量可以達到每升幾克到幾十克，小群轉(zhuǎn)基因大家畜的產(chǎn)量即可滿足全世界市場的需求。動物乳腺生物反應器已經(jīng)成為生物技術(shù)領(lǐng)域最具開發(fā)應用前景的尖端方向。3、植物生物反應器 植物生物反應器是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展中備受關(guān)注的研究領(lǐng)域, 它是以常見的農(nóng)作物作為制造工廠, 通過植物基因工程途徑, 生產(chǎn)醫(yī)用蛋白、工農(nóng)業(yè)用酶、人體或者動物疫苗、特殊碳水化合物、脂類及其他

9、一些次生代謝產(chǎn)物等生物制劑的高新技術(shù)。與煤炭、石油不可再生資源相比, 植物具有種類多樣化、低成本、可再生等優(yōu)勢。通過自身光合作用積累的各類生物大分子(碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等), 不僅為人類和動物提供了賴以生存所需要的各種食物, 同時還提供了大量非食用性的化工產(chǎn)品。國外采用植物生物反應器的方法, 已經(jīng)成功地生產(chǎn)出多種高新生物產(chǎn)品, 包括特殊的飽和或不飽和脂肪酸、改性淀粉、環(huán)糊精、糖醇及藥用蛋白多肽, 一些研究機構(gòu)和公司已經(jīng)開始從這些產(chǎn)品生產(chǎn)中獲得巨大的經(jīng)濟效益。生物技術(shù)的快速發(fā)展使人類進一步拓寬了植物應用的范圍, 尤其是農(nóng)作物作為生物反應器的應用潛力巨大,利用轉(zhuǎn)基因作物作為生物反應器來生產(chǎn)相

10、關(guān)產(chǎn)品是一個備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。隨著新功能基因的分離、克隆以及各種農(nóng)作物高效轉(zhuǎn)化和表達技術(shù)平臺的逐步建立, 人類未來將會有相當數(shù)量的通過植物生物反應器生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品問世, 同時創(chuàng)造意想不到的產(chǎn)業(yè)體系和商業(yè)價值。而現(xiàn)今植物生物反應器的普遍應用有：利用植物生物反應器生產(chǎn)藥用蛋白；利用植物生物反應器生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植物可食疫苗等等。三、遺傳學提高人類醫(yī)學水平1、醫(yī)學遺傳學 醫(yī)學遺傳學是目前醫(yī)學中最前沿的學科，也是新興學科。是生命科學主要研究的課題。醫(yī)學遺傳學主要利用DNA技術(shù)來研究疾病與基因的關(guān)系。開展新型的診斷技術(shù)和治療方法?？梢詮姆肿铀綖榧膊〉脑缙谠\斷，預防出生缺陷、以及疑難雜癥的診斷和治療

11、提供更高效的新型醫(yī)學服務。包括基因診斷，轉(zhuǎn)基因治療等。像目前有些功能性疾病如耳聾、弱視、斜視、色盲、狐臭，智能低下、勞動能力喪失、民事能力低下，都可以通過產(chǎn)前診斷DNA技術(shù)進行產(chǎn)前干預或?qū)m內(nèi)轉(zhuǎn)基因治療。 受精卵或母體受到環(huán)境或遺傳的影響，引起的下一代遺傳物質(zhì)發(fā)生畸變所致的疾病。這些疾病在藥物治療和手術(shù)治療上都存在著一些不力或不能根治。醫(yī)學技術(shù) medical genetics主要應用到產(chǎn)前診斷、遺傳咨詢與基因診斷門診、法醫(yī)鑒定、親子鑒定、兒科和腫瘤科等。有很多大學或醫(yī)學院都成立了醫(yī)學遺傳學重點實驗室，通過收集社會上遺傳病病例血樣和小鼠近親交配制造各種遺傳病模型，這是研究識破人類遺傳病基因缺失突

12、變發(fā)生的所在位的重要手段。2、 人類基因組計劃 人類基因組序列的測定具有重大的科學價值，人類基因組的破譯和解讀也將導致新的醫(yī)學革命和生物學革命，為人類社會帶來的巨大影響是不可估量的。首先，人類基因組計劃將導致2l世紀的醫(yī)學革命。獲得人類全部基因序列將有助于人類認識許多遺傳疾病以及癌癥等疾病的致病機理，為分子診斷、基因治療等新方法提供理論依據(jù)。醫(yī)學上的6000多種遺傳疾病以及種種惡性腫瘤、心血管疾病等，都與基因有關(guān)。人類基因圖譜的完成，可以揭示導致各種疾病基因變異機理，使人類對疾病機理的認識深入到分子水平，醫(yī)學將成為“治本的醫(yī)學。同時，DNA序列差異的研究，可以使人類更多地了解不同個體對環(huán)境的易

13、感性與疾病的抵抗力。在不遠的將來，醫(yī)生可以依照每個人的“基因特點”對癥下藥，使醫(yī)學成為個體化的醫(yī)學。更重要的是，隨著越來越多的基因被定位、分離和鑒別，以及對基因表達物蛋白質(zhì)的研究，許多疾病 圖2 人類基因組計劃 可以在沒有表現(xiàn)癥狀前，就可以透過遺傳咨詢和檢測，找到致病基因，從而可以確診疾病或提前數(shù)年發(fā)出“預報”。在不久的將來，人類的保健模式，有可能從“生了病再治療”的消極模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤邦A防”積“預測”的積極的保健模式。人類基因組計劃將使醫(yī)學成為“治本的、個性化的和預測的醫(yī)學”。3、 克隆技術(shù)的應用 隨著克隆技術(shù)的發(fā)展及人類基因組計劃的完成，人們對于生物技術(shù)的研究進入嶄新的階段，越來越需求克隆技

14、術(shù)給我們?nèi)祟悗砗锰?，為我們所用。尤其是在醫(yī)學領(lǐng)域，為我們解決醫(yī)學難題和為人類健康做貢獻。單克隆抗體制備、電子克隆、基因克隆等技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域有突出的研究進展。3.1、電子克隆技術(shù)基本原理：利用電子克隆方法獲得新基因是生物信息學的研究內(nèi)容之一。生物信息學資源是由數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡和應用軟件3大部分組成；而電子克隆的應用即是基于這3部分生物信息學資源而展開的。它是利用計算機技術(shù)，依托現(xiàn)有的網(wǎng)絡資源表達序列標簽(EST)數(shù)據(jù)庫、核苷酸數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫和基因組數(shù)據(jù)庫等】，采用生物信息學方法(包括同源性檢索、聚類及序列拼裝等)，通過EsT或基因組的序列組裝和拼接，利用RTPCR快速地獲得部分乃至全長

15、cDNA序列的方法。電子克隆技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域的應用有電子克隆與肝癌、電子克隆與白血病等。3.2、單克隆抗體：小鼠受到外界抗原刺激后可誘發(fā)免疫反應，產(chǎn)生相應的抗體，這一職能是由B淋巴細胞來承擔的；腫瘤細胞在體外培養(yǎng)的條件下可以無限傳代，是“永久”的細胞。把小鼠的骨髓瘤細胞與經(jīng)免疫過的小鼠的脾細胞在聚乙二醇等介導下發(fā)生融合，融合后的雜交瘤細胞具有兩種親本細胞的特性，一方面可以分泌特定的抗體，另一方面也具備了腫瘤細胞無限繁殖的能力，可在體外培養(yǎng)的條件下或移植到體內(nèi)無限增殖，從而分泌大量單克隆抗體。而單克隆抗 圖3 單克隆抗體制備圖 體的最新的展望是產(chǎn)生嵌合抗體以及發(fā)展噬菌體抗體庫技術(shù)。4、 結(jié)語 遺傳