基因工程技术在生产实践中的应用VIP专享VIP免费

基因工程技术在生产实践中的应用随着科技的发展，人类在为自己生产出越来越多的生活资料的同时，也向大自然排放了越来越多的有害和难降解物质。如农药、塑料和各种芳香烃类化合物，这些物质正严重破坏环境和危害着人类的身体健康。因此，有意识地利用生物界中存在的净化能力进行生物治理，已渐渐成为环境治理的主要手段。自然界中的生物,往往在有毒物质的选择压力下经过基因突变、基因重组、物种间基因的交流，进化出代谢这些有毒物质的能力。利用基因工程技术提高微生物净化环境的能力是现代生物技术用于环境治理的一项关键技术。20世纪50年代初，由于分子生物学和生物化学的发展,对生物细胞核中存在的脱氧核糖核酸(DNA)的结构和功能有了比较清晰的阐述。20世纪70年代初实现了DNA重组技术，逐步形成了以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程、发酵工程的生物技术。这一技术发展到今天，正形成产业化品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等许多部门，并日益显示出其巨大的潜力,将为世界面临的环境保护等问题的解决提供广阔的应用前景。基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术,它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法,按照人类的需要,用DNA重组技术对生物基因组的结构或组成进行人为修饰或改造,从而改变生物的结构和功能,使之有效表达出人类所需要的蛋白质或对人类有益的生物性状。首先该技术高效、经济,这是传统产业工程无法比拟的。它能按人类需要来设计和改造生物的结构和功能,生产出优良的动物、植物和微生物品种。在低投入的情况下,能够高效生产出所需商品。而且外源基因只要进入受体细胞的基因组中就可以遗传给后代,育出的优良品种,可持久利用。其次,该技术具有清洁、低耗和可持续发展的特点。现代基因工程所利用的原料是可再生及可循环使用的,不需消耗大量的不可再生资源,所以极少产生对生态环境有害的废物。再次,该技术应用于疾病的诊断与治疗方面也具有优势。基因诊断更具预见性和准确性,而且基因治疗可从基因水平上纠正疾病,从而使疾病得以根治。环境污染主要是指有害物质对大气、水体、土壤和动植物的污染。20世纪50年代以来，随着工业的迅速发展，环境污染的问题日趋严重，尤其是在一些工业发达的资本主义国家，相继出现了一系列公害事件。因此，研究污染物质在环境中的运动规律以及防治污染的原理和方法，已成为世界各国重点探索的课题之一。20世纪70年代以来，发现许多具有特殊降解能力的细菌其降解途径所需要的酶，不是由染色体基因编码，而是由染色体外的质粒基因编码。这类质粒叫降解质粒或代谢质粒。他们的分子量一般都比较大，大多具有接合转移能力，即通过两个细菌的相互接触，可以把质粒从一个细菌传递到另一个细菌中去，提供质粒的细菌通过复制作用仍能保持这种质粒，这样，能使降解基因在微生物群体中广泛扩散。含有这类质粒的细菌，在某些环境污染物的降解过程中起着重要的作用。到目前为止，共发现了四类降解质粒。第一类是发现于假单细胞菌属中的石油降解质粒，这些质粒所编码的酶能降解各种石油组分或他们的衍生物，如樟脑、辛烷、萘、水杨酸盐、甲苯和二甲苯降解质粒等。第二类是农药降解质粒，这些质粒上的基因决定除草剂2，4一D、杀虫剂“666”和烟碱等农药的降解(这些农药大部分都被严禁使用)。第三类是工业污染物降解质粒，如对氯联苯降解质粒、尼龙低聚体降解质粒和洗涤剂降解质粒等。第四类是抗金属离子的质粒，如抗汞、砷、镍、钴、镉、铅和铜等的质粒。通过天然质粒的转移实现微生物育种的一个例子是，组建了一种能同时降解石油中大多数烃类物质的超级细菌。组建的过程是：首先，通过接合作用使菌株1的樟脑质粒(CAM)转移到含辛烷质粒(OCT)的菌株2中，形成杂种质粒，同时使菌株3的萘质粒(NAH)转移到二甲苯质粒(XYL)的菌株4中；然后，再使新产生的两个菌株进行接合转移，产生含4种质粒的菌株。多质粒细菌降解石油的速度快、效率高，是第一个获得专利的经过遗传操作的微生物。在上述降解质粒中，对石油降解质粒研究得较为深人。人们研究这些质粒的分子特性、遗传结构、降解途径和进化关系等理论问题，同时，试图通过质粒转移和重组D...