第一篇：基因論文

表達載體和特殊用途的載體

摘要：目的基因能夠有效轉入受體細胞，并在其中維持高效表達，很大程度上取決于所采用的載體，載體的改進和新載體的構建是基因工程研究中十分重要的內容。表達載體和特殊用途的載體是在克隆載體的基礎上不斷發展起來的，其構建原理和構建步驟各有特點，隨著載體的發展，表達載體和特殊用途的載體發揮著越來越大的作用。

關鍵詞：表達載體 特殊用途的載體 構建原理 構建步驟 應用 1 表達載體

1.1 表達載體的概念

表達載體是可攜帶DNA片段進入宿主細胞進行復制并進行轉錄、翻譯的載體。一般在克隆載體基礎上增加了基因表達的調控元件。表達載體的類型很多可分為質粒表達載體、病毒表達載體、人工染色體和可轉移表達載體等類型。每種類型中的不同載體又有其不同的適用宿主。1.2表達載體構建原理

1.21 質粒表達載體構建原理和步驟

質粒表達載體組成：在以質粒為基本骨架的克隆載體的基礎上，組裝啟動子、轉錄終止子和核糖體結合位點等表達元件而構建成的。質粒表達載體又可以分為原核表達載體和酵母表達載體。1.211 原核表達載體構建原理和步驟

首先，原核表達載體的表達元件主要包括啟動子、轉錄終止子和核糖體結合位點。其中，啟動子主要有lac，trp，tac，T7噬菌體啟動子和1PL啟動子。

根據其表達方式，可分為組成型表達，誘導型表達，融合型表達（表達載體的多克隆位點上有一段融合表達標簽(tag)，表達為融合蛋白(N端融合或C端融合)，可方便后續的蛋白分離純化或檢測。GST（谷胱苷肽S轉移酶基因標簽或6×His標簽），分泌型表達。

原核表達載體構建原理： 1.獲得目的基因

（1）通過PCR方法：以含目的基因的克隆質粒為模板，按基因序列設計一對引物（在上游和下游引物分別引入不同的酶切位點），PCR循環獲得所需基因片段。（2）通過RT-PCR方法：提取總RNA，以mRNA為模板，逆轉錄形成cDNA第一鏈，以逆轉錄產物為模板進行PCR循環獲得產物。

構建重組表達載體

（1）載體酶切：將表達質粒用限制性內切酶（同引物的酶切位點）進行雙酶切，酶切產物行瓊脂糖電泳后，用膠回收Kit或凍融法回收載體大片段。（2）PCR產物雙酶切后回收，在T4DNA連接酶作用下連接入載體。

獲得含重組表達質粒的表達菌種

（1）將連接產物轉化大腸桿菌，根據重組載體的標志（抗Amp或藍白斑）作篩選，挑取單斑，堿裂解法小量抽提質粒，雙酶切初步鑒定。（2）測序驗證目的基因的插入方向及閱讀框架均正確,進入下步操作。否則應篩選更多克隆，重復亞克隆或亞克隆至不同酶切位點,（3）以此重組質粒DNA轉化表達宿主菌的感受態細胞。

典型的原核表達載體：pGEX-4T-1是pGEX系列載體之一，由pBR322基本骨架改造而來，帶ampr，在啟動子tac和多克隆位點之間加入2個與表達蛋白分離純化和檢測有關的序列，其一是GST：其二是凝血蛋白酶切割位點的編碼序列，當外源基因插入后，可在大腸桿菌BL21菌株中表達，產生融合蛋白。

pGEX-4T-1 原核表達載體

1.212 酵母表達載體構建原理和步驟

由于原核生物和真核生物存在糖基化、酰基化等翻譯后修飾反應機制的差異，真核基因的原核表達難以獲得有活性的蛋白。酵母成為真核表達的首選系統。

第二篇：基因的論文

基因——生命的遺傳密碼

世界上沒有兩片相同的葉子，同樣也沒有兩個完全一模一樣的人。看看我們周圍的人，為什么有的人是雙眼皮，有的人是單眼皮，有的人有酒窩，有的人沒有酒窩，當左右手指嵌合時，有的人習慣于左手的拇指在上，有的人習慣于右手的拇指在上，而且這些性狀都是成對出現的。但是我們發現子女的外貌和父母很相似。這些現象究竟和什么有關呢？ 人們經過長期的研究得出了基因這一概念。基因是遺傳的物質基礎，是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應的DNA片段。基因通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，使后代出現與親代相似的性狀。人類大約有幾萬個基因，儲存著生命孕育生長、凋亡過程的全部信息，通過復制、表達、修復，完成生命繁衍、細胞分裂和蛋白質合成等重要生理過程。基因是生命的密碼，記錄和傳遞著遺傳信息，它同時也決定著人體健康的內在因素，與人類的健康密切相關。

一、基因重組

基因重組是指非等位基因間的重新組合，能產生大量的變異類型，但只產生新的基因型，不產生新的基因。基因重組是利用基因自由組合定律，在進行減數分裂形成配子的過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離的時候，非同源染色體上的非等位基因的自由組合和同源染色體的染色單體之間的交叉互換。根據基因自由組合定律，利用基因的獨立分配或連鎖基因之間的交換，使得后代中出現親代所沒有的基因組合。基因重組是雜交育種的生物學基礎，現在人們可以有目的地使生物的某些基因重新組合，導致后代發生變異，從而產生出對人類有益的新品種，例如抗倒伏又抗銹的新型小麥，對生物圈的繁榮昌盛起重要作用，此外，這也是基因工程中的關鍵性內容。

二、基因突變

基因突變是指基因的結構發生了改變，也就是在DNA分子的片段中發生了堿基對的增添、缺少或改變，從而導致遺傳信息的改變。基因突變通常發生在DNA復制時期，即細胞分裂間期，包括有絲分裂間期和減數分裂間期，因為受到內部因素和外界因素的干擾而發生差錯。在自然界中，雖然生物突變的性狀隨處可見，但是對于每一種生物來說，基因發生自然突變的頻率是非常低的，但能產生新的基因，對生物的進化有重要意義。同時基因突變和脫氧核糖核酸的復制、DNA損傷修復、癌變和衰老都有關系，基因突變也是生物進化的重要因素之一，所以研究基因突變除了本身的理論意義以外還有廣泛的生物學意義。基因突變為遺傳學研究提供突變型，為育種工作提供素材，所以它還有科學研究和生產上的實際意義。

三、基因突變導致的人類遺傳病

由基因突變引起的人類遺傳病有兩類情況，一類是由顯性致病基因引起的，一類是由隱性致病基因引起的。顯性遺傳病，是由位于常染色體上的顯性致病基因引發的，而它是由隱性正常基因突變而來的。患者一定有一個患同樣病的親屬，如軟骨發育不全（侏儒癥）、血膽固醇過多癥、多指（趾）畸形等；隱性遺傳病，是由于正常基因突變為隱性基因而造成的，雙親外表一切正常，但帶有疾病基因，如白化病、苯丙酮尿癥等；隔代遺傳病（X連鎖遺傳病），正常女性的兩條X染色體中的一條在攜帶致病基因時發生了最普通的性連鎖異常，所生兒子有50%得到這個基因并有出現病癥的可能，所生女兒也有50%機會成為像母親一樣的攜帶者，通常女兒不患病但能將疾病再傳給她的兒子，例如色盲、蠶豆病、血友病等；多基因遺傳病，是由許多基因與別的基因或環境因素相互作用產生的，發生概率較低，如唇裂、先天畸形足、脊柱裂、腦積水等。

四、從系譜圖看遺傳類型

若

以上系譜圖依次是常染色體隱性遺傳、X染色體顯性遺傳、X染色體隱性遺傳、Y染色體遺傳

（一）若系譜圖中，患者全為男性，正常的全為女性，而且男性全為患者，女性都正常，則為伴Y遺傳。

（二）確定是否為母系遺傳

若系譜圖中，女患者的子女全部患病，正常女性的子女全部正常，即子女的表現型與母親相同，則為母系遺傳（細胞質遺傳）。

（三）確定是顯性遺傳病還是隱性遺傳病

1、無病的雙親，所生的孩子中有患病，一定是隱性遺傳病。（1）若女患者的父親和兒子都患病，則為伴X隱性遺傳。（2）若女患者的父親和兒子中有正常的，則為常染色體隱性遺傳。

2、有病的雙親，所生的孩子中出現無病的，一定是顯性遺傳病。

（1）若男患者的母親和女兒都患病，則為伴X顯性遺傳。（2）若男患者的母親和女兒中有正常的，則為常染色體顯性遺傳。

第三篇：基因美容論文

基因美容技術應用

摘要：本文主要對基因美容技術應用做了具體的分析和概述，使我們能夠更加深層次地認識和理解基因美容技術，通過介紹基因美容需應用到的技術，如基因工程、基因治療等以及基因美容的重要元素，如基因因子的作用，綜合地表達出基因美容的現況以及發展前景。

關鍵字：生物醫學美容；基因工程技術；應用；展望

20世紀80代以來、由于生物技術尤其是基因工程技術的迅且也給相關或相鄰學科與產業帶來了變革的契機。由于多學科的交叉發展，現代美容模式已呈現出多元化、多層次、整體性的發展趨勢。尤其是現代生物工程技術的迅速發展，以及生物工程技術向醫學整形美容等領域的滲透和廣泛應用，給整形科學、美容學、化妝品學都帶來了全新的發展機遇。美容學與生物工程技術、醫藥技術的緊密結合，逐漸發展為美容科學的一個嶄新分支——生物醫學美容，為美容行業注入了一股強勁的活力和蓬勃的生饑。

1、生物醫學美容技術的介紹

1.1美容的種類：美容學是一門研究并改善容貌形體美的科學，它一方面通過使用美容化妝品，保護、美化顏面皮膚，保持皮膚健康美麗；另一方面消除和改善身體的某些生理和病理缺陷；美容一般分為生活美容和醫學美容。（1）生活美容

是指通過生活化妝品和服飾佩戴來增進容貌體形美，如皮膚護理、嚴發美發、化妝、服飾等。（2）醫學美容

醫學美容是通過醫學手段，包括藥物、儀器及手術等，以達到改變人體外部形態、色澤及部分改善其生理功能，進而增強人體外在美感為目的的科學性、技術性與藝術性極強的醫學科學，包括文刺美容、中醫藥美容、激光美容及各種美容整形外科手術等。

且醫學美容區別于生活美容的根本點，即凡是有一定創傷的美容治療，一定是醫學美容的范疇，而醫學美容在我國要醫療機構才能開展。

2、基因工程應用于生物醫學美容

將基因工程技術應用于整形及美容方面，可以發揮神奇效果，主要應用DNA重組技術，可以將—些在整形美容中起重要作用的蛋白質(如各種細胞生長因子)在真核及原核細腦中高效表達。使得適量補充某些外源性蛋白質成為可能．真正解決了其他方法不能解決的問題。

在醫學領域中，利用現代生物技術，既用某些目的基因與宿主細胞基因發生結合，由其表達產物發揮治療作用的基因治療方法稱為基因療法。基因美容也是利用上述概念，利用某些細胞生長因子，即對多種細胞生理功能和代謝功能發揮生物調節作用生物活性因子，促進細胞納生長、分裂、分化、增殖和遷移，從而達到加速損傷細胞和組織的修復，控制和調節皮膚老化進程，延緩皮膚老化等作用，對保持正常皮膚和組織的結構和功能、維持機體的正常生理活動和代謝也具有重要作用。2.1基因工程美容原理

（1）基因重組：利用基因工程使DNA重組，將—些在整形美容中起重要作用的蛋白質，即細胞生長因子高效表達出來。再將某些細胞生長因子應用于臨床，可以加速皮膚損傷過程中膠原合成的增加，增加血管內皮細胞受體敏感性，加速破損組織的上皮愈合，減少繼發感染及愈合延遲的發生。對于各種整形美容手術，如磨削術、文刺術、植皮術及各種修復術等發揮積極作用。

（2）基因因子：在組織修復的整個過程中，細胞因子都起著關鍵作用，它們通過分泌和旁分泌途徑來觸發、控制和終止炎癥細胞的浸潤、細胞增殖、基質分泌和服痕形成。作用機制：

a.在表皮水平上：影響角化細胞的活性和生長因素，刺激角化細腦遷移和上皮化，刺激表皮細胞分化和矯正，強烈促進表皮修復和愈合。

b.在真皮水平上：刺激成纖維細胞活性，增強細胞外基質收縮和構造，提供皮膚養分促進皮膚傷口愈合和功能再生。

c.在皮膚整體水平上：增強對環境侵襲、紫外線、污染物、刺激物、敏化劑、炎性細腦的抵抗力，鞏固、增強皮膚張力，增強皮膚彈性、刺激疤痕組織褪色，減少瘢痕形成，延緩皮膚衰老。

2.2基因治療的美容應用

（1）基因治療：主要將生長因子的基因轉入細胞內，使局部有效而穩定的合成生長因子來促進組織修復。（2）途徑：

a.體內法，即將載有目的基因的載體直接注入受損創面，從而將目的基因整合到基因組上，提高生長因子等促創面愈合因子的分泌；

b.體外法，可克服體內法的不足，將待轉染的細胞從機體中分離出來．在體外培養，擴大細胞數，然后再運用多種轉基因方法將目的基因導入細胞，經篩選將載有目的基因的細胞回輸入機體，從而在機體中分泌該種生長因子，促進創面愈合。

3、基因重組制品

細胞調控因子是由蛋白質和肪類不同成分組成的．對多種細胞生理功能及代謝活動發揮生物調節作用的生物活性因子。它們能夠直接或間接地影響細胞的生長、分裂、代謝及細胞活性物質的分泌。生物學和醫學界把它們稱為生物活性多膚。細胞因子是通過高科技手段運用生物工程方法從生物體內提取的具有生物活性的物質，把細胞因子作為化妝品的生物添加劑，投入于化妝品生產之中，顯示出良好的應用效果．如將表皮生長因子(EGF)加入化妝品之中，能促使表皮細胞分裂增殖，使衰老死亡的表皮細胞得以即時補充．使損傷的表皮得以即時修復，可用于對換膚、退紅、毛細血管外露等各種不良膚質的調整。

將成纖維細胞生長因子加入化妝品中，能促進中胚層和神經外胚層來源的細胞生長，有效恢復皮下結締組織的生長，使新生表皮細胞取代衰老的角質細胞，從而消除皮膚深度皺紋并促進表皮細胞代謝，使皮膚更加光滑、飽滿、煥發天然魅力，能促進成纖維細胞、膠原細胞、角質細胞等分裂、增殖．使深層次損傷皮膚組織迅速修復，加速傷口愈合(比正常愈合速度要快3—4倍)，對皮膚組織的各種創傷或去除座瘡、去痣后的小缺損，換膚后的脫皮，發紅、果酸等使用導致的皮膚灼傷及磨削后深層肌膚損傷修復具有突出效果。3.1三大基因美容因子介紹

（1）aFGF酸性成纖維細胞生長因子

aFGF是一種有多種生物效應的基本調節因子。它針對中層皮膚起作用，并且與皮膚和各種美容品常用的載體如膏、霜、乳、液、水等具有同樣的酸性特質，不會

因為酸堿中和的問題，使功效受影響。能使皮膚得到充分的營養，明顯改善膚色，使蠟黃、無光澤、不健康的皮膚呈現白里透紅、健康的光澤，能養發、護發，促進頭發的再生，防止脫發并營養發質，避免頭發受機械和化學損傷．保持頭發光澤而富有彈性。

（2）bFGF堿性成纖維細胞生長因子

bFGF是人體中一種微量而生理功能企業非常廣泛的物質。它可促進組織和神經細胞的生長，令那些難愈的創面個受損的神經得以修復、治愈。（3）hEGF表皮細胞生長因子

HEGF在皮膚淺層即表皮的修護上有著極其顯著的效果。①能使損傷的表皮得以及時修復，可用于等于換膚、退紅后毛細血管外露等各種不良的調整②能平衡表皮曬斑嗎、，防止色素沉著活反彈③能減少皮膚皺紋、延緩衰老④對傷害刺激如紫外線、低溫、藥物等有極為顯著的防護作用⑤能改善皮膚色澤，平衡皮膚水分

“肽能”細胞調控因子(表

4、表5)不是單一的細胞因子．它主要是由天然營養多肽、酪氨酸酶平衡多肽和混合修復多肪組成。將這種由多種因子組合而成的細胞調控因子添加入化妝品中．顯示出良好的應用效果，可以同時發揮其各自的優勢。混合修復多肽是在表皮生長因子(EGF)和成纖維細胞生長因子(FGF)組合的基礎上，又加入了新型具有不同層次修復作用的修復因子TGF、PDGF。其作用除具有EGF、FGF功能之外，還能從不同層次、多方位地作用于表皮和真皮細胞，通過與細胞膜表面的受體特異性結合，平衡衰老和損傷信號系統促進細胞分裂、增殖，加速損傷的修復。恢復衰老細胞代謝活性，達到最佳生理狀態。

3.2細胞調控因子作用機理

3.3基因重組制品

(1)肽能口服液。系以天然生物為主要原料．采用現代生物技術精制而成，內含有多種生物活性因子組成的細胞調控因子（CRF）和豐富的天然營養多肽能激活人體自身的抗衰老體系，能促進機體新陳代謝，增強機體免疫能力，消除疲勞．增強耐力，調節內分泌，平衡色素代謝，排毒養顏，全方位調理肌膚，達到內調外治、美容、健體、抗衰老功效

(2)細胞調控因子(CRF)導入型。CRF是由多種生物細胞因子有機組合而成，能不同層次、多方位作用于表皮和真皮細胞，有效地啟動人體皮膚細胞的再生能力和修復功能

(3)細胞調控因子(CRF〕原液類。可迅速修復組織缺損，尤其是整形手術后的快速恢復，以及 “換膚”后皮膚的恢復，效果甚佳。長期使用能使皮膚保持細膩、光滑，提高彈性，延緩衰老

(4)法國其瑪：Dr細胞因子、Km細胞因子CAMP、B—ZHT、嘌呤核苷酸、其瑪特有的基因產品，其獨特的產物來源于法國其瑪科技集團公司，采用最新的瓶頸效應達到多因子合成。它的分子量極小，滲透吸收更快，內調外治全面護理，從而在

美容，美體，抗衰老等方面實現了革命性突破(5)家庭護理程序。（適用于正常皮膚、下性皮膚）

(6)美容院、家庭護理程序。(適用于無光澤、暗黃粗糙的皮膚)3.3基因重組制品應用注意事項

并非所有的基因工程產品均具有生物美容的效果，現代生物美容的基礎是受美容部位(主要是皮膚)與生物制劑之間的相互作用。因此，從理論上來講只有那些能與皮膚表皮細胞上生長因子受體相互作用的因子才具有生物美容的效果。目前國內外已開發成功ECF、bFGF、aFGF、TNF等生長因子中，有的經證明有良好的美容效果，而有的因子的療效卻的在考察之中，有待進—步確定。

4、基因美容的前景 4.1基因經濟與基因美容

基因經濟就是用基因產品賺錢。用基因掙錢當然包括人們在傳統經濟中的所有經濟活動，還有基因經濟所特有的新的經濟活動，也就是熊·彼德所說的創新[1]。“基因就是錢”的說法來自人類基因組計劃國際組織中國協調人楊煥明教授，這也是許多人對基因經濟的認識。比如說促紅細胞生成素EPO，不僅各類貧血病人要買它來治病，而且普通人也想買它來作為補品服用。生產和銷售這種產品就是一種經濟形態和經濟活動。生產者用它來賺錢，消費者用它來治病，生產者和消費者在這一經濟活動中各得其所。生產和出售EPO的這個錢無論是誰賺和流通到哪里，無疑是一種經濟和市場效應。

由此可見，基因經濟是以基因產品滿足人們精神和物質需求并能形成資本運作、資本市楊、擴大再生產和推動整個社會經濟創新和迅速增長的一種經濟。而以基因重組產品為主的基因美容經濟，無疑是有大好的前景的。4.2基因美容的思考

生物基因工程技術的不斷發展,使得其對生命科學的各個領域都起到或多或少的推動作用。人的壽命、衰老、體型、發育、人體各種組織狀態包括皺紋形成、色素沉著、表皮粗嫩、膚色好壞，無一不是由基因的調控。今日的生物基因工程技術盡管離徹底解決上述種種問題還很遙遠 但它卻已為美容學的發展提供了一個新的思路和方向。

參考文獻：

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[5] 醫學美學美容，三大基因美容的應用前景[J].中國期刊全文數據庫, 2002年 01 [6]基因美容，肌膚水潤新生的秘訣——暨大美塑生物保濕活膚課程親體驗[J].醫學美學美容, 2009,(01)[7] 金旺.基因美容,擋不住的誘惑——消費者,把DNA涂到臉上[J].中國化妝品(行業), 2001,(05)[8]新世紀暢想基因美容[J].中國化妝品(時尚版), 2001,(03)[9] 樊明彬.第三篇:“基因美容”你可以相信多少?[J].中國化妝品(時尚版), 2001,(03)[10]高鴻業，《西方經濟學—微觀部分》第五版，中國人民大學出版社，2011-01

第四篇：生命與基因論文

電氣工程學院

學號：0902100634

姓名：張炳鳳《生命與基因》課程論文

內容概要:基因及基因工程的發展應用和它們所帶來的負面影響。關鍵字：基因、基因工程、克隆。正文：

在人體生命科學探索的歷史中，沒有比“基因”二字更具有震撼力了。由于歷史的原因，我們對基因一直采取拒絕承認的態度。直到70年代，經過科學家的努力，“基因”二字才被寫進了科教書。現在基因已經被世界各國接受，人類基因組計劃與曼哈頓原子彈、阿波羅登月計劃并稱為人類自然科學史上的三大計劃。基因就是遺傳信息的基本單位。一般指位于染色體上編碼一個特定功能產物（如蛋白質或RNA分子等）的一段核苷酸序列。

人們對基因的認識是不斷發展的。20世紀50年代以后，隨著分子遺傳學的發展，尤其是沃森和克里克提出雙螺旋結構以后，人們才真正認識了基因的本質，即基因是具有遺傳效應的DNA片斷。研究結果還表明，每條染色體只含有1~2個DNA分子，每個DNA分子上有多個基因，每個基因含有成百上千個脫氧核苷酸。由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序（堿基序列）不同，因此，不同的基因就含有不同的遺傳信息。基因有兩個特點，一是能忠實地復制自己，以保持生物的基本特征；二是基因能夠“突變”，突變絕大多數會導致疾病，另外的一小部分是非致病突變。

人類研究基因主要應用于基因工程。所謂基因工程（genetic engineering)是在分子水平上對基因進行操作的復雜技術。是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作。基因工程對人類最大的好處可能就是其應用于醫學了，我們知道基因作為機體內的遺傳單位，不僅可以決定我們的相貌、高矮，而且它的異常會不可避免地導致各種疾病的出現。目前我們還無法對人類受損的基因進行修復，但我們可以利用正常的人類基因在其他生物體內進行表達，生產出我們所需的激素或是蛋白質等物質，來治療那些不能自身合成此類物質的病人。例如: 胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養液就能產生100g胰島素！大規模工業化生產不但解決了這種比黃金還貴的藥品產量問題，還使其價格降低了30%-50%!基因工程在農業也有很大的應用，在對農業害蟲進行的長期防治實踐中，人們逐漸認識到必須采取綜合治理的措施，才能有效的控制害蟲的危害。基因工程技術的發展，為防治農林害蟲提供了一種有效、減污的新技術手段，微生物農藥也因此在世界范圍內受到廣泛重視。微生物農藥是指非化學合成、具有殺蟲防病作用的微生物制劑，如微生物殺蟲劑、殺菌劑、農用抗生素，等等。這一類微生物包括殺蟲防病的細菌、真菌和病毒。殺蟲微生物是指其代謝產物或微生物本身對宿主昆蟲有致死效 應或致病的微生物類群，通常也稱為昆蟲病原微生物。目前已知的殺蟲防病微生物主要有芽孢桿菌科、假單胞菌科、腸桿菌科、鏈球菌科和桿狀病毒科等類群。盡管不同殺蟲微生物引起昆蟲致病的癥狀不盡相同，但殺蟲微生物對害蟲的作用方式主要是通過產生特異性的殺蟲毒素來破壞害蟲的代謝平衡，或者是通過營養體在蟲體內的繁殖復制而引起昆蟲死亡和發生流行病。

在基因工程的發展歷史上有一個名詞不得不提——克隆。1997年2月22日英國生物遺傳學家維爾穆特成功地克隆出一只羊，克隆羊“多莉”的誕生震驚了世界。在理論上，利用同樣方法，人可以復制“克隆人”，這意味著以往科幻小說中的獨裁狂人克隆自己的想法是完全可以實現的。因此，“多莉”的誕生在世界各國科學界、政界乃至宗教界都引起了強烈反響，并引發了一場由克隆人所衍生的道德問題的討論。各國政府有關人士、民間紛紛作出反應：克隆人類有悖于倫理道德，現在幾乎所有的國家都立法禁止克隆人類。但是還是有少數科學家是支持克隆人研究的，他們的科學研究精神可嘉，但是違背倫理道德，所以他們要背負極大的輿論壓力。他們的研究之所以得以繼續進行，主要是有極少數人的資金支持。這些人中很多是自己不能生育而想克隆自己的，還有一些就是想克隆自己已逝去的親人的，這些確實有他們不得已的苦衷。

但是基因工程也有其負面的影響，生態倫理學對于植物基因研究工作的規范和合理約束，主要是出于生物多樣性的考慮。近些年來，植物基因的研究取得了長足進步，這些進步推動了一系列農業革命，而尤以糧食革命為重。但是，這種以植物基因優化為基礎的革命，卻導致了物種多樣性的破壞。比如，它使人們食用的糧食從5000多種銳減到150多種。與此類似的是，化肥對增產和縮短生長期起了舉足輕重的作用，但也造成了土壤板結和地表破壞。同樣的情況也發生在動物基因的研究與應用中。比如，試管牛和試管羊為人們控制生物性別提供了基礎，這一技術使人類有可能實現對生物種群的控制。對某一種群來說，雄性數量不需要很多，但雌性數量卻舉足輕重，根據自然法則，雄雌出生概率大致相當，因此，如何在出生中盡量增大雌性數量和減少雄性數量就十分關鍵。但這樣一來，勢必造成種群雄雌比例的失衡，從而造成自然生態失衡。當這種技術應用于人類時，問題更大。關于克隆技術的討論表明，基因的克隆技術一旦用于人類，可能帶來或引起的麻煩甚至不是我們能夠想象到的。

第五篇：基因的突變和進化 論文

基因的突變和進化 論文

基因突變是生物進化的源泉

基因突變是生物進化的源泉

現代生物進化理論的基本觀點種群是生物進化的基本單位，生物進化的實質在于種群基因頻率的改變。突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環節，通過以上的綜合作用，種群產生分化，最終導致新物種的形成。其中突變和基因重組產生生物進化的原始材料，自然選擇使種群的基因頻率發生定向的改變并決定生物進化的方向，隔離是新物種形成的必要條件。

為生物進化提供原材料的是基因突變，基因突變的實質是基因在結構上發生堿基對組成或擺列順序的改變。在一定條件下基因從原來的存在形式突然改變成為另一種新的存在形式。DNA變化的結果有三種情況：（1）產生的生命特征難以適應周圍生存環境，導致死亡；（2）不改變生命或對生命特征有很小的影響，結果是產生了基因的多態性，即單核苷酸多態性（SNP），如ABO血型，HLA配型，疾病易感性，藥物敏感性等；（3）產生的生命特征比原來優越，使生物更能適應環境。實際上，多數的變化都會導致第1種情況，成為生物進化的成本；而第2種和第3種情況在“適者生存”這個生物篩選法則下，漸漸表現為進化。因此，突變是生物進化的源泉。

例子

一、“基因突變讓人類會說話。”

據《中國日報》報道，20萬年前發生在一個基因上的兩次關鍵性變異可能與語言的產生有關。據《自然》雜志報道，這項研究是由德國萊比錫馬普人類演化研究所的科學家斯萬特〃帕博和他的同事共同完成的，它為說明該基因在人類語言能力的發展中所扮演的重要角色提供了證據。研究結果表明，變異基因賦予人類祖先更高水平的控制嘴和喉嚨肌肉的能力，從而使他們能夠發出更豐富、更多變的聲音，為語言的產生打下了良好的基礎。使人腦能接受更復雜信息

這個名為FO XP2的基因存在于所有哺乳動物，由于該基因的變異，使得人類能夠區別于黑猩猩。FO XP2基因關鍵的片斷上共有715個分子。其中，黑猩猩只有2個分子和人類不一樣。正是這極其微小的差別，才產生了深遠的影響。

基因掌握著蛋白質形成的“密碼”，而蛋白質是生物體中一切運動的杠桿和傳動裝臵。FO XP2基因上的變異明顯改變了相關蛋白質的形態，因此，某種程度上使得人腦中控制臉部、喉嚨運動的部分能夠接受更為復雜的信息。雖然科學家迄今還不清楚FO XP2基因究竟在人體內扮演什么樣的角色，但這一點足以說明它和某些重要的功能有密切聯系，譬如說，胎兒腦部的發育。

在英國，科學家觀察了16個人的FO XP2基因情況。其中，有15人來自同一個大家庭，他們都有不同程度的語言能力缺陷。結果發現，這15人都遺傳了有缺陷的FO XP2基因。這表明，一個正常的FO XP2基因對人們的口語能力至關重要。基因變異發生在20萬年前

《自然》的文章中列舉了一系列的事實，來證明FO XP2基因的變異發生在人類進化史的近期，并迅速蔓延開來。大約經過500到1000代人，或者說在1萬到2萬年間，變異的基因完全替代了人類體內原始的基因。

而德國科學家指出，這種變異正好發生在20萬年前解剖學意義上的現代人出現的時候，之后，現代人就取代了原始祖先，并排擠掉其他原始的競爭對手，主宰了地球。

基因的變異在自然界中非常普遍。它主要是由于細胞的復制機制出了問題而引起的。大多數的變異是有害無益的，但也有意外的情況。這種“偶爾的意外”因為它的先進性而得以在人類進化中迅速傳播。FOXP2就是例證之一。

二、“性別的起源就是托了基因突變的福”

地球早期生命都是由原核細胞構成的低等生物，如細菌、藍藻等，它們的繁殖只能靠自身的分裂，這時的生物是沒有性別之分的。大約在18億年前，正是由于基因突變，原核細胞開始進化出了比較復雜的真核細胞，真核細胞已經具有明顯的細胞核結構和各種細胞器，使生物的雌雄分化成為可能。最遲在6億多年前，性別分化就開始了，中國科學家在貴州中部發現的前寒武紀(即6億多年前)古植物化石，是全球已知的第一個具有有性生殖方式的生物化石。古生物學家普遍認為，在長達30多億年的生命進化史上，性別起源無疑是一個重大事件，性別之所以在產生后隨著生命的進化而不斷發展，是因為它給生命世界帶來了巨大利益。有性繁殖需要兩個個體參與，比無性繁殖復雜得多。有性繁殖的出現，通過產生不同基因的組合，使遺傳變異量大大增加，舉例來說，如果無性繁殖的原核細胞在遺傳時有10個位點發生突變，那么它只能出現10加1共11種變異；而有性繁殖時，如果有10個位點出現突變，它就會有310種(59049種)變異的可能。如此大量的基因突變，使有性繁殖的生物后代獲得“新型基因”的能力大大加強，其中有些“新型基因”可能會對生物進化具有重要作用。有性生殖給生物帶來的第二個重大利益是使生殖與營養的分工化、生物結構的復雜化和生物個體由微觀體積向宏觀體積轉變成為可能，生物的呼吸系統、神經系統、消化系統等各種器官也逐漸發達。生命自從有了性別之分，其遺傳變異極大地增加，進化的步伐加快，生活變得更復雜、更豐富了。

三、基因突變讓鯨魚走向海洋

大約5000萬年前，鯨類的祖先用四條腿從陸地走向海洋，為適應海洋生存環境，其后肢不斷退化并幾乎消失，而前肢卻進化成鰭狀肢。鯨類鰭狀肢為何會出現？是不是基因變異的結果？

據生物學家研究，絕大多數動物的身體器官都受一個名為Hox的基因家族控制。而動物的前肢發育特別受到Hoxd12和Hoxd13基因的控制。這兩個基因的突變會導致動物前肢的畸形。王等研究人員通過對鯨類和其它哺乳動物類群的Hoxd12和Hoxd13基因測序，發現了這兩個基因在鯨類鰭狀肢的起源與分化中起到了重要作用。即鯨和現存的河馬、牛、豬等偶蹄目動物具有同一祖先，前肢都有4個獨立的指頭，但是由于這兩個基因的突變，鯨類祖先的前肢多長出了1個指頭，并且指間長出了蹼。在其后鯨類的再次進化過程中，部分須鯨的前肢卻又從5指進化成4指，恢復了進化前的指頭數量。

研究人員還發現這兩個Hox基因在鯨類的平均進化速率，均顯著高于其它哺乳動物類群，并最終認定，Hox基因的適應性進化時間與鯨類鰭狀肢的宏觀進化時代完全相符，是自然選擇的結果，而非偶然形成的。

四、基因突變使蝙蝠會飛行。

科學家們介紹稱，現代蝙蝠的祖先是在距今大約5000萬年前掌握飛行技能的，并且這一學習過程并不太長。《新科學》雜志解釋說，由于這一基因變化發生的非常迅速，以至于在蝙蝠的各個進化階段未能留下多少化石標本。美國科羅拉多大學的卡倫〃希爾斯表示，由于基因的變化，蝙蝠的祖先們長出了適用于長時間飛行的兩翼。為了弄清楚為什么這種會飛行的哺乳動物會長出如此長的爪子，卡倫〃希爾斯還專門研究了它們在胚胎發育階段的發育過程，并將其與老鼠的胚胎發育進行了比較。卡倫〃希爾斯發現，無論是嚙齒類動物，還是蝙蝠，它們的前爪都由胚胎中的軟骨細胞發育而來--這些細胞均在所謂的生長區中最終轉變為骨細胞。但蝙蝠的生長區要大得多--這主要是受到了BMP2基因的影響(該基因中攜帶了大量有關骨骼生長的信息)。希爾斯發現，BMP2基因在蝙蝠骨骼的發育過程中活動非常活躍，而在處于同一階段的老鼠胚胎中，其功能卻已完全弱化。接下來的試驗也證實，BMP2基因確實在蝙蝠前爪的形成過程中發揮著決定性的作用：如果將這種基因加入到胚胎期老鼠的細胞中，那么它們同樣也會發育出與蝙蝠一樣的細長前爪。希爾斯認為，由于BMP2基因的活性增強才導致了蝙蝠的突然出現。同時，可能也正是由于該基因的突然變化造成蝙蝠的進化過程非常短暫，以至于人們很難找到其生活在5000萬年前的原始祖先的化石。

五、基因突變促蝙蝠回聲定位能力進化與多樣化。

為了尋找獵物及躲避障礙物，不同種類的蝙蝠都會發出高頻尖叫聲，無一例外，它們都攜帶有一種高度變異的FOXP2基因。這種基因在蝙蝠體內的遺傳變化促進了其在功能上的進化。對13只蝙蝠（它們分屬6類蝙蝠）所攜帶的FOXP2基因進行了測序，同時在其他23種哺乳動物及2種鳥類和1種爬行動物體內尋找這種基因。結果發現，蝙蝠FOXP2基因序列所產生的突變是其他動物的2倍。某些蝙蝠具有與導致人類語言障礙的變異類似的遺傳突變。這些發現表明，FOXP2基因在蝙蝠的回聲定位能力進化與多樣化過程中扮演了一個至關重要的角色。

六、廣泛應用于農業的基因突變育種。

廣泛應用于農業的基因突變育種，使得植物有基因發生突變，從而產生大量新性狀，雖然其中大部分為有害性狀，但是也存在有利的性狀，人們通過篩選和培育，使得農作物的某些性狀得以改良，比如培育高產、優質、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種都是通過基因突變等途徑實現的。這樣使得農作物能夠有新的發展和改變，朝著利于人類的方向發展，在一定程度上得到了進化。只有通過基因突變才能產生原來從未出現過的新性狀，其中有有利的性狀使得農作物能夠得以改良發展進化。因此說基因突變是生物進化的源泉。

七、西紅柿比其祖先大很多源于基因突變。

研究人員鑒別出了一個遺傳突變，正是這種變異使得西紅柿的體積比它的野生祖先膨脹了1000倍。據美國《科學》雜志在線新聞報道，這一切是由一個較短的DNA序列造成的——該序列插入了一個能夠控制西紅柿中隔膜數量的基因。這種插入戲劇性地增加了隔膜的數量，加上之前鑒別出的一種能夠促進細胞分裂的基因突變，最終使西紅柿的體積變大。這兩種變化是最近才發生的，并且由于人們喜歡又大又多汁的西紅柿而保存了下來。

八、細菌、病毒等致病菌的基因突變

細菌、病毒等致病菌有許多都向某方向發生了突變，這種突變具有不定向性，例如其中某個細菌發生了突變，使它產生在青霉素環境下存活的能力，但是他和其他細菌一起繁殖，直到人類使用青霉素來殺菌，使用后細菌幾乎全死了，就剩下有利突變的細菌，他們開始在適宜的環境下瘋狂繁殖，當人類在使用青霉素是就不管用了，也就是人們所說的產生了抗藥性。使得它們得以適應環境，從而進化。

基因突變雖然經常是使生物體產生有害的變化，然而，有益的基因突變卻是生物多樣性的基本原因，是生物進化的主要因素。如果基因復制一直非常完美、零缺點，那么地球上的生命老早就全部死光了，因為它們將無法適應地球在過去那些年代當中所發生的氣候劇變和海陸變遷。正是由于輕微但持續存在的基因突變，才使得生物的后代得以在千奇百怪的紊亂環境里成功存活，得以進化，從而演變成今日生機盎然的生物世界。