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现代分子生物学课程论文

发布时间:2023-12-07 22:56

现代分子生物学课程论文

  给楼主论文:

  分子细胞基因组的研究

  随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。
  发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。
  蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。
  遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。
  基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。
  蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。
  高等植物的性状主要由核基因控制,其遗传遵循孟德尔规律。1900年Coorence和Baut等人就已发现影响质体表型的一些突变不符合孟德尔遗传规律;1962年里斯(Ris)和Plont证明植物叶绿体中存在遗传物质DNA。现已证明,植物细胞质中的叶绿体和线粒体都含有自己的DNA及整套的转录和翻译系统,能够合成蛋白质。高等植物的叶绿体和线粒体基因组,多数在有性杂交过程中表现为母性遗传。其机制有两种解释:一是认为雄配子不含有细胞质,因而没有胞质基因;另一种观点是雄配子含有少量的细胞质,其细胞器在受精前即已解体,失去功能。胞质基因组的母性遗传,大大限制了胞质基因的遗传研究,利用有性杂交方法难以知晓当胞质基因处于杂合状态时的遗传和生理效应及其对表型的影响。近年来发展起来的体细胞杂交技术为胞质基因的研究开辟了一条新途径。本文拟对植物体细胞杂交后代胞质基因重组的多样性,创制胞质杂种的可能途径及胞质基因组的传递等问题加以说明。
  1 植物体细胞杂交后代胞质基因组重组的多样性
  体细胞杂交时,核基因组、线粒体基因组和叶绿体基因组三者均既可以单亲传递又可以双亲传递,因而可以产生许多有性杂交难以产生的核-质基因组的新组合类型。Kumar等人根据已有的实验结果结合理论推导提出,植物体细胞杂交一代理论上可以产生48种类型,而相应的有性杂交一代只能产生两种类型。48种类型可分为亲型、核杂种和胞质杂种3类。胞质杂种即是具有一个亲本的细胞核和双亲细胞质的植株或愈伤组织,它是研究胞质基因组的好材料。
  2 创制胞质杂种的方法
  2.1 “供体-受体”原生质体融合技术 这是目前最为可行的方法,由Zelcer等(1987)提出。其原理基于生理代谢互补,利用高于致死剂量的电离辐射处理供体原生质体使其核解或完全失活,细胞质完整无损;再用碘乙酸或碘乙酚胺处理受体原生质体以使其受到暂时抑制而不分裂,这样双亲原生质体融合后,只有融合体能够实现代谢上的补偿,进行持续分裂,形成愈伤组织或再生植株,这些融合体就是各种各样的胞质杂种。此技术的优点是双亲不需任何选择标记,适用范围广,可行性强,缺点是适宜的辐射剂量难以掌握。
  2.2 “胞质体-原生质体”融合法 所谓胞质体是指去核后的原生质体。该法由Maliga提出。优点是避免了电离辐射可能产生的不利影响,缺点是制备胞质体尚存在一些技术性的困难。最近Lesney等人提出了一种能够从悬浮系原生质体制备大量胞质体的方法。
  2.3 其它的可能途径
  (1)根据双亲原生质体形态上的差异或通过荧光染料标记来机械分离融合体,然后进行微培养。(2)利用分别由核基因组和质基因组编码的抗药性状,通过双重抗性选择获得胞质杂种。(3)原生质体直接摄取外缘细胞器。(4)通过显微注射或电激法实现细胞器转移。
  3 胞质杂种中双亲胞质基因的传递遗传学
  3.1 叶绿体基因组 胞质杂种中,叶绿体基因组的传递分为单亲传递和双亲传递两种。单亲传递是指胞质杂种愈伤组织及由之再生的植株只含有亲本之一的叶绿体基因组。这种分离机制目前尚不清楚。关于叶绿体基因组的分离是否随机的问题,由于研究者们采用的试验材料不同得出两种结论:一种是叶绿体基因组的随机分离,这在品种间、种间及属间原生质体融合中都被观察到;另一种是叶绿体基因组的非随机分离(即亲本之一的叶绿体基因组优先保留),如弗利克(Flick)和埃文(Evens,1982)在烟草的研究中表明,所有的N.nesophila和N.tabacum体细胞杂种都只具有N.nesophila叶绿体基因组,类似的例子很多。双亲传递是指胞质杂种中,同时含有双亲的叶绿体基因组,其在体细胞杂种以后的有性繁殖过程中能够保持稳定,既然双亲叶绿体能够共存,理论上二者就有可能发生重组。事实上,叶绿体基因组重组现象已被观察到,但频率很低。
  3.2 线粒体基因组 胞质杂种中,线粒体基因组的传递方式是双亲传递,且发生活跃的重组,产生丰富的新类型。然而在分析线粒体基因组重组类型时不可忽视由于离体培养而诱发的线粒体基因组分子内重组(突变)的可能性,因为离体培养过程中不仅使核基因组产生大量变异,而且对于某些植物,也可诱发线粒体基因组发生变异。
  4 植物胞质基因组控制的重要性状
  目前已基本阐明的由叶绿体基因组编码的性状主要是一些抗药性状。如:链霉素抗性、林肯霉素抗性等。在与线粒体基因组有关的性状中,研究最多的是胞质型雄性不育性状。许多学者在不同植物上研究发现,雄性不育系与其同型保持系之间在线粒体DNA内切图谱或其编码的蛋白上存在明显差异。如在玉米上已发现T型雄性不育植株的线粒体基因组发生了多至7次重组,且主要发生于26s rRAN基因附近,产生一个嵌合基因,因此导致转录时阅读框架发生了改变,如果这个嵌合基因发生了缺失或小段插入,则阅读框架恢复正常,育性也随之恢复。
  总之,植物体细胞杂交是胞质基因组及其所控制性状研究的有效途径,关于胞质性状的研究对于某些植物已从分子水平上深入到了与雄性不育相关的特异线粒体DNA片段及相应的特殊蛋白,但仍有许多问题有待深入研究。这些问题的阐明将会使得从分子水平上改良雄性不育性状成为可能。

分子生物学论文

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分子生物学(molecular biology)
在分子水平上研究生命现象的科学。研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。研究内容包括各种生命过程如光合作用、发育的分子机制、神经活动的机理、癌的发生等。
从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来,分子生物学是生物学的前沿与生长点,其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系 (中心是分子遗传学)和蛋白质-脂质体系(即生物膜)。
生物大分子,特别是蛋白质和核酸结构功能的研究,是分子生物学的基础。现代化学和物理学理论、技术和方法的应用推动了生物大分子结构功能的研究,从而出现了近30年来分子生物学的蓬勃发展。分子生物学和生物化学及生物物理学关系十分密切,它们之间的主要区别在于:①生物化学和生物物理学是用化学的和物理学的方法研究在分子水平,细胞水平,整体水平乃至群体水平等不同层次上的生物学问题。而分子生物学则着重在分子(包括多分子体系)水平上研究生命活动的普遍规律;②在分子水平上,分子生物学着重研究的是大分子,主要是蛋白质,核酸,脂质体系以及部分多糖及其复合体系。而一些小分子物质在生物体内的转化则属生物化学的范围;③分子生物学研究的主要目的是在分子水平上阐明整个生物界所共同具有的基本特征,即生命现象的本质;而研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的物理、化学现象或变化,则属于生物物理学或生物化学的范畴。
发展简史 结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射线晶体学,成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生W.T.阿斯特伯里和J.D.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年代。首先是在蛋白质结构分析方面,1951年L.C.波林等提出了 α-螺旋结构,描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1955年F.桑格完成了胰岛素的氨基酸序列的测定。接着 J.C.肯德鲁和M.F.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素,首先实现了蛋白质的人工合成。
另一方面,M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬菌体颗粒,因此是研究生物体自我复制的理想材料。1940年G.W.比德尔和E.L.塔特姆提出了“一个基因,一个酶”的假设,即基因的功能在于决定酶的结构,且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究细菌中的转化现象,证明了DNA是遗传物质。1953年J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了DNA的双螺旋结构,开创了分子生物学的新纪元。在此基础上提出的中心法则,描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念,解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期,关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚,基因的奥秘也随之而开始解开了。
仅仅30年左右的时间,分子生物学经历了从大胆的科学假说,到经过大量的实验研究,从而建立了本学科的理论基础。进入70年代,由于重组DNA研究的突破,基因工程已经在实际应用中开花结果,根据人的意愿改造蛋白质结构的蛋白质工程也已经成为现实。
基本内容 蛋白质体系 蛋白质的结构单位是α-氨基酸。常见的氨基酸共20种。它们以不同的顺序排列可以为生命世界提供天文数字的各种各样的蛋白质。
蛋白质分子结构的组织形式可分为 4个主要的层次。一级结构,也叫化学结构,是分子中氨基酸的排列顺序。首尾相连的氨基酸通过氨基与羧基的缩合形成链状结构,称为肽链。肽链主链原子的局部空间排列为二级结构。二级结构在空间的各种盘绕和卷曲为三级结构。有些蛋白质分子是由相同的或不同的亚单位组装成的,亚单位间的相互关系叫四级结构。
蛋白质的特殊性质和生理功能与其分子的特定结构有着密切的关系,这是形形色色的蛋白质所以能表现出丰富多彩的生命活动的分子基础。研究蛋白质的结构与功能的关系是分子生物学研究的一个重要内容。
随着结构分析技术的发展,现在已有几千个蛋白质的化学结构和几百个蛋白质的立体结构得到了阐明。70年代末以来,采用测定互补DNA顺序反推蛋白质化学结构的方法,不仅提高了分析效率,而且使一些氨基酸序列分析条件不易得到满足的蛋白质化学结构分析得以实现。
发现和鉴定具有新功能的蛋白质,仍是蛋白质研究的内容。例如与基因调控和高级神经活动有关的蛋白质的研究现在很受重视。
蛋白质-核酸体系 生物体的遗传特征主要由核酸决定。绝大多数生物的基因都由 DNA构成。简单的病毒,如λ噬菌体的基因组是由 46000个核苷酸按一定顺序组成的一条双股DNA(由于是双股DNA,通常以碱基对计算其长度)。细菌,如大肠杆菌的基因组,含4×106碱基对。人体细胞染色体上所含DNA为3×109碱基对。
遗传信息要在子代的生命活动中表现出来,需要通过复制、转录和转译。复制是以亲代 DNA为模板合成子代 DNA分子。转录是根据DNA的核苷酸序列决定一类RNA分子中的核苷酸序列;后者又进一步决定蛋白质分子中氨基酸的序列,就是转译。因为这一类RNA起着信息传递作用,故称信使核糖核酸(mRNA)。由于构成RNA的核苷酸是4种,而蛋白质中却有20种氨基酸,它们的对应关系是由mRNA分子中以一定顺序相连的 3个核苷酸来决定一种氨基酸,这就是三联体遗传密码。
基因在表达其性状的过程中贯串着核酸与核酸、核酸与蛋白质的相互作用。DNA复制时,双股螺旋在解旋酶的作用下被拆开,然后DNA聚合酶以亲代DNA链为模板,复制出子代 DNA链。转录是在 RNA聚合酶的催化下完成的。转译的场所核糖核蛋白体是核酸和蛋白质的复合体,根据mRNA的编码,在酶的催化下,把氨基酸连接成完整的肽链。基因表达的调节控制也是通过生物大分子的相互作用而实现的。如大肠杆菌乳糖操纵子上的操纵基因通过与阻遏蛋白的相互作用控制基因的开关。真核细胞染色质所含的非组蛋白在转录的调控中具有特殊作用。正常情况下,真核细胞中仅2~15%基因被表达。这种选择性的转录与转译是细胞分化的基础。
蛋白质-脂质体系 生物体内普遍存在的膜结构,统称为生物膜。它包括细胞外周膜和细胞内具有各种特定功能的细胞器膜。从化学组成看,生物膜是由脂质和蛋白质通过非共价键构成的体系。很多膜还含少量糖类,以糖蛋白或糖脂形式存在。
1972年提出的流动镶嵌模型概括了生物膜的基本特征:其基本骨架是脂双层结构。膜蛋白分为表在蛋白质和嵌入蛋白质。膜脂和膜蛋白均处于不停的运动状态。
生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。象海带能从海水中把碘浓缩 3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。
生物体的能量转换主要在膜上进行。生物体取得能量的方式,或是像植物那样利用太阳能在叶绿体膜上进行光合磷酸化反应;或是像动物那样利用食物在线粒体膜上进行氧化磷酸化反应。这二者能量来源虽不同,但基本过程非常相似,最后都合成腺苷三磷酸。对于这两种能量转换的机制,P.米切尔提出的化学渗透学说得到了越来越多的证据。生物体利用食物氧化所释放能量的效率可达70%左右,而从煤或石油的燃烧获取能量的效率通常为20~40%,所以生物力能学的研究很受重视。对生物膜能量转换的深入了解和模拟将会对人类更有效地利用能量作出贡献。
生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。
对细胞表面性质的研究带动了糖类的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子结构与功能的研究越来越受到重视。从发展趋势看,寡糖与蛋白质或脂质形成的体系将成为分子生物学研究的一个新的重要的领域。
理论意义和应用 分子生物学的成就说明:生命活动的根本规律在形形色色的生物体中都是统一的。例如,不论在何种生物体中,都由同样的氨基酸和核苷酸分别组成其蛋白质和核酸。遗传物质,除某些病毒外,都是DNA,并且在所有的细胞中都以同样的生化机制进行复制。分子遗传学的中心法则和遗传密码,除个别例外,在绝大多数情况下也都是通用的。
物理学的成就证明,一切物质的原子都由为数不多的基本粒子根据相同的规律所组成,说明了物质世界结构上的高度一致,揭示了物质世界的本质,从而带动了整个物理学科的发展。分子生物学则在分子水平上揭示了生命世界的基本结构和生命活动的根本规律的高度一致,揭示了生命现象的本质。和过去基本粒子的研究带动物理学的发展一样,分子生物学的概念和观点也已经渗入到基础和应用生物学的每一个分支领域,带动了整个生物学的发展,使之提高到一个崭新的水平。
过去生物进化的研究,主要依靠对不同种属间形态和解剖方面的比较来决定亲缘关系。随着蛋白质和核酸结构测定方法的进展,比较不同种属的蛋白质或核酸的化学结构,即可根据差异的程度,来断定它们的亲缘关系。由此得出的系统进化树,与用经典方法得到的是基本符合的。采用分子生物学的方法研究分类与进化有特别的优越性。首先,构成生物体的基本生物大分子的结构反映了生命活动中更为本质的方面。其次,根据结构上的差异程度可以对亲缘关系给出一个定量的,因而也是更准确的概念。第三,对于形态结构非常简单的微生物的进化,则只有用这种方法才能得到可靠结果。
高等动物的高级神经活动是极其复杂的生命现象,过去多是在细胞乃至整体水平上研究,近年来深入到分子水平研究的结果充分说明高级神经活动也同样是以生物大分子的活动为基础的。例如,在高等动物学习与记忆的过程中,大脑中RNA和蛋白质的组成发生明显的变化,并且一些影响生物体合成蛋白质的药物也显著地影响学习与记忆的能力。又如,“生物钟”是一种熟知的生物现象。用鸡进行的实验发现,有一种重要的神经传递介质(5-羟色胺)和一种激素(褪黑激素)以及控制它们变化的一种酶,在鸡脑中的含量呈24小时的周期性变化。正是这种变化构成了鸡的“生物钟”的物质基础。
在应用方面,生物膜能量转换原理的阐明,将有助于解决全球性的能源问题。了解酶的催化原理就能更有针对性地进行酶的人工模拟,设计出化学工业上广泛使用的新催化剂,从而给化学工业带来一场革命。
分子生物学在生物工程技术中也起了巨大的作用,1973年重组DNA技术的成功,为基因工程的发展铺平了道路。80年代以来,已经采用基因工程技术,把高等动物的一些基因引入单细胞生物,用发酵方法生产干扰素、多种多肽激素和疫苗等。基因工程的进一步发展将为定向培育动、植物和微生物良种以及有效地控制和治疗一些人类遗传性疾病提供根本性的解决途径。
从基因调控的角度研究细胞癌变也已经取得不少进展。分子生物学将为人类最终征服癌症做出重要的贡献。
[编辑本段]分子生物学的应用
1,亲子鉴定
近几年来,人类基因组研究的进展日新月异,而分子生物学技术也不断完善,随着基因组研究向各学科的不断渗透,这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上,STR位点和单核苷酸(SNP)位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心,是继RFLPs(限制性片段长度多态性)VNTRs(可变数量串联重复序列多态性)研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术,DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段,使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平,DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用,DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的,也是国际上公认的最好的一种方法。

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分子生物学技术在国内防制虫媒传染病领域的应用

【摘要】 本文综述了国内近年来,分子生物学技术在虫媒病中蚊媒传染病防制的应用情况,以期为蚊媒传
染病的防制、应对突发公共卫生事件中蚊媒传染病的发生提供参考。
【关键词】 分子生物学技术;虫媒;传染病

虫媒病是由节肢动物携带病原体传播的一组疾病。
1992年在国际虫媒病毒中心登记的已达535种,其中128
种对人有致病性[1]。我国法定报告的传染病中,虫媒病占
13种,蚊虫作为媒介,除了传播病毒性疾病外,还可传播
寄生虫病。这类疾病大都属于自然疫源性疾病,有一定的
地域性和时间性,发病率低、死亡率高,主要通过媒介的
控制进行防制[2]。近年来,随着分子生物学技术的研究和
发展,在医学领域的应用日趋广泛,并取得了重大进展,
作者就近年来分子生物学技术在蚊媒传染病的诊断和防制
等方面的应用综述如下。
1 常用的分子生物学技术[3]
1·1 核酸分子杂交技术
核酸的分子杂交(molecular hybridization)它是利用核
酸分子的碱基互补原则,在特定的条件下,双链解开成两
条单链,与异源的DNA或RNA (单链)复性,若异源
DNA或RNA之间的某些区域有互补的碱基序列,则在复
性时可形成杂交的核酸分子。杂交的双方是待测核酸序列
及探针。核酸探针可用放射性核素、生物素或其它活性物
质标记。根据其来源和性质可分为cDNA探针、基因组探
针、寡核苷酸探针、RNA探针等。
分类:根据被测定的对象,分为Southern杂交和
Northern杂交;根据所用的方法,分为斑点(dot)杂交、
狭槽(slot)杂交和菌落原位杂交;根据环境条件:分为液
相杂交和固相杂交。
1·2 聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)
是以拟扩增的DNA分子为模板,以一对分别与模板互
补的寡核苷酸片段为引物,在DNA聚合酶的作用下,按照
半保留复制的机理沿着模板链延伸直至完成新的DNA合
成。通过不断重复这一过程,可以使目的DNA片段得到扩
增,同时新合成的DNA片段也可以作为模板,使DNA的
合成量呈指数型增长。
PCR各种应用模式:兼并引物( degenerate primer)
pcr、套式引物(nested primer) pcr、复合pcr (multiplex
pcr)、反向pcr ( inverse pcr或reverse pcr)、不对称pcr
(asymmetric pcr)、标记pcr ( lp-pcr)和彩色pcr、加端
pcr、锚定pcr或固定pcr、玻片pcr、反转录pcr方法检测
rna、定量pcr。
1·3 DNA芯片
基因芯片又称DNA芯片(DNA chip)或DNA微阵列
(DNA microarray)。是采用光导原位合成或显微印刷等方
法将大量特定序列的探针分子密集、有序地固定于经过相
应处理的载体上,然后加入标记的待测样品,进行多元杂
交,通过杂交信号的强弱及分布,来分析目的分子的有无、
数量及序列,从而获得受检样品的遗传信。特点:具有通
量大,并行性、微量化与自动化等优点,但在实践中其研
究成本较高;方法标准化不足;配套软件不够完善。
2 分子生物学技术在虫媒病诊断的应用
2·1 疟疾
黄炳成等[4]用pBF2 DNA片断,经标记后作探针,从
多种疟原虫DNA样本中检出恶性疟原虫。基因芯片在疟原
虫的研究内容还有疟原虫新基因发现[5]、转录因子调控网
络[6]、疟原虫适应人体宿主机制[7]、疟原虫比较基因组杂
交分析[8]、恶性疟原虫抗原变异分子机制[9]以及疟原虫攻
击红细胞机制[10]等。
2·2 丝虫病
黄志彪等[11]运用PCR技术检测血液中的班氏丝虫微
丝蚴,可检出lOOul阳性血样中的l条班氏丝虫微丝蚴;用
于检测班氏丝虫监测点540份血液样本结果均为阴性,镜
检血片结果亦为阴性。常规丝虫检测是在夜间采血,有资
料显示[12], SsP/PCR扩增系统可用于检测班氏丝虫病患
者血样中的循环DNA,能用于周期性或夜间周期性丝虫病
的日间血检工作,从根本上改变了丝虫病的诊断、监测和
工作方式。
2·3 登革热病
郑夔等[13]应用多重PCR技术快速鉴定4种血清型登
革病毒,并在同一反应管中进行多重PCR对登革病毒进行
分型鉴定,证实了2004年在广东发生的登革热疫情为I型
登革病毒;也有报道应用寡核苷酸芯片技术能同时确认流
感和登革热病毒[14]。长期受这种疾病困扰的地区将有望通
过这种技术的完善,获得有效的治疗和保护。

现代生物学论文~~

楼主你好!题目选的是转基因技术与社会发展。以下为文章,不知道会不会多了点~~ 目的当今世界,科学技术发展突飞猛进,新兴学科、交叉学科不断涌现,科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮,生命科学和生物技术的发展也正在展现出未可限量的前景。越来越多的人们已经预见到,一个生命科学的新纪元即将来临,并将对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。无论是科技界还是产业界,都基本认同这样一个重要判断:在新的世纪里,生命科学的新发现,生物技术的新突破,生物技术产业的新发展将极大地改变人类及其社会发展的进程。   转基因技术(Transgenic technology)是利用分子生物学方法,将某些生物基因转移到其它物种,改造物种的遗传物质,使新物种在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。在农业生产领域从1996年至2004年,全球范围内的转基因作物种植面积增加了48倍;在动物饲养领域提高了蛋、奶、肉、毛皮等的产量与质量;在医药领域通过转基因技术获得特殊基因的动物不仅可能直接生产多种药品,而且利用转基因猪的器官进行人类器官移植已经列入科学家的探讨范围。转基因技术虽然对农业生产、医药研究等经济社会的发展有巨大的推动作用,然而近年有关转基因技术安全性的争论成为全世界最热烈最集中的话题之一,政府组织、民间组织、经贸团体等纷纷加入到这场争论之中,然而争论的各方是否站在科学的立场上作出论断值得商榷。我们必须认识到科学技术(Science and Technology)不是中性的,它从来就是一种社会产品,追向技术的利弊,不能仅仅采取肯定和否定的态度,而是应当抓住技术“合理性”这个核心概念,叩响技术合理性是否真的“合理”,即它在什么意义上是合理的,什么意义上是不合理的,然后进行“价值”选择。  1 转基因技术及其对社会领域的渗透

  从历史上看,在近代科学和技术诞生的初期,科学和技术与人文文化有着几乎浑然一体的共性,然而,随着科学、技术的发展和专业化,科学技术与人文文化各具有越来越多的独立性,也越来越与人文文化相疏远,以至其隔阂日益加剧,鸿沟出现。科学技术作为人的一种社会活动和社会文化,不是从任何角度都可以使用,而是受到人的价值理性和伦理原则的制约。20世纪50年代末,英国学者C.P.斯诺明确提出科学文化和人文文化及其分裂的问题。此后,虽然在不同的历史时期“两种文化”本身及其分裂的含义有着不同的表现和侧重点,但人们对这一问题的关注简短的持续下来,于是有了两种不同倾向。一方面,在许多领域,尤其是在当年斯诺极为强调的教育领域,人们一直在试图沟通两种文化,努力在其间架起桥梁。另一方面,“两种文化”分裂的局面仍然存在,在新的形势下有着新的发展。在国际上,学术界有着像以“科学大战”为代表的文化冲突,在国内,甚至在波及公众的传播领域,也有着像以“科学主义”和“反科学主义”之争为代表的文化交锋,更不用说那些部分因为体制因素导致的文理分科和过分专业化而带来的人才培养上的单面性。然而,正如斯诺几十年前就认识到的,“两种文化”这种危险的分离,对于社会和人类自身的发展将会带来不利的影响。对此,人们必须达成共识,以各种可能的方式,使人们兼具科学与人文素养,成为与自然、科学技术和谐发展的人,这应该是我们追求的理想目标。

  基因是含特定遗传信息的DNA片断,是遗传信息的功能单位,将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体性状的可遗传修饰的技术,称为转基因技术,人们常说的“基因工程”、“遗传工程”、“遗传转化”等均为转基因的同义词,经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为“遗传修饰过的生物体”(Genetically Modified Organism, 简称GMO)。其基本过程是:分离、纯化或人工合成所需要的特定基因,即制备目的基因,通过限制性核酸内切酶的切割和连接酶的连接,在体外将目的基因与具有自我复制能力的载体基因结合组成重组基因,即构建成含目的基因的重组载体;将重组载体导入寄主细胞,使所含目的基因在寄主细胞中复制与表达,生成该基因所编码的人类需要的蛋白质,或产生人类需要的新性状,甚至创造新的生物类型。  从转基因技术的基本过程我们可以看到转基因技术是根据人们的意愿操作,对基因进行修饰、改造等,从而定向地改变生物遗传性状的技术。新的基因信息可以按照要求转入另一种机体,借以提供一种手段来改造作物的性状和改良家畜品种,或生产安全高效的药物,或制作预防严重疾病的疫苗,或进行基因治疗,或制作一系列的食品或蛋白质等。它是现代生物技术的核心技术,对于发展工业生产和医药学,解决人类的粮食、健康、能源、环境等问题,具有重大的作用和意义,它的发展已经渗入到社会领域的方方面面,是又一次生产力的解放。  2 转基因技术改变了人类的生产、生活方式与思维模式

  目前,全球人口迅速增长,耕地面积不断减少,粮食问题已经成为世界许多国家面临的十分辣手的问题之一。“目前全球有13亿人受到贫困的折磨,8.52亿人遭受着饥饿或营养不良的困扰,而传统种植方法已经难以提高农作物的产量。” 农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)董事会主席克里夫·詹姆斯(Clive James)对记者说,尽管基因产品和转基因作物不是万能的,但非常重要。要满足人们的食品供应,提高食品供应质量,必须依靠科学技术。日益成熟的转基因技术正在推动生物技术产业成为新世纪最重要的产业之一,深刻地改变人类的医疗卫生、农业、人口和食品状况。目前转基因技术在食品生产中的应用,已取得明显的成效,转基因食品也已悄然走上人们的餐桌。

  转基因食品(Genetically modified food)就是以转基因生物为原料加工生产的食品。世界上最早的转基因作物诞生于1983年,是1种含有抗生素类抗体的烟草。直到10年以后,第1种市场化的转基因食品才在美国出现。它是1种可以延迟成熟的西红柿。到了1996年,由其制造的番茄酱才得以允许在超市出售。ISAAA完成了题为《2006年商业化生物技术/转基因作物的全球态势》的年度报告,克里夫·詹姆斯称:2006年,全球转基因作物种植面积以13%的速度迅猛增长,首次突破了1亿公顷。种植转基因作物的农户数量也迅猛增加,首次超过1 000万户。这份报告称,2006年转基因作物取得了多个里程碑式的成功,不仅种植面积和农户数量创造了新的纪录。1996年到2006年的累计种植面积也超过了5亿公顷,达5.77亿公顷,从1996年到2006年前所未有地实现了60倍的增长,是最近几年农作物生物技术采用率最高的一年。   据统计,在930万个小型农户中,大多数都为转基因棉花种植户,包括680万中国农户、230万印度农户、10万菲律宾农户和数千南非农户,以及2006年种植转基因作物的其他7个发展中国家的农户。2006年,转基因大豆依然是最主要的转基因作物,5 860万公顷(占全球转基因作物总种植面积的57%),其次是转基因玉米(2 520万公顷,占25%)、转基因棉花(1 340万公顷,占13%)和转基因油菜(480万公顷,占5%。2006年,美国以及阿根廷、巴西、加拿大、印度和中国依然是全球转基因作物的主要种植国,仅美国就种植了5460万公顷(占全球生物技术作物总面积的53%)。”克里夫·詹姆斯称,22个转基因作物种植国包括11个发展中国家和11个工业化国家,前8个国家的种植面积都超过了100万公顷——这为全球转基因作物在未来实现增长奠定了广泛、稳定的基础。报告称,2005年全球转基因作物种植户获得的纯经济效益估计为56亿美元,1996年到2005年的累计效益高达270亿美元(发展中国家为130亿美元,工业化国家为140亿美元)。“目前全球有13亿人受到贫困的折磨,8.52亿人遭受着饥饿或营养不良的困扰,而传统种植方法已经难以提高农作物的产量。”克里夫·詹姆斯对记者说,尽管基因产品和转基因作物不是万能的,但非常重要。该组织估计,在今后10年的商业化过程中,由于采用“基因叠加”,并扩大具有农艺学、改善品质和抗旱性等重要特性的农作物的种植面积,转基因作物的种植范围将继续扩大,预计到2025年将有四十多个国家的二千多万农户种植2亿公顷的转基因作物。报告认为,种植转基因作物的影响主要体现在以下几个方面:提高了生产力和收入,在同等土地面积上将农作物产量提高一倍,2006年转基因作物产值超过500亿美元;保护生物多样化,保护水资源,大大减少了对杀虫剂的使用等。由此可见,转基因技术正以强大的动力推动着人类生产的发展。  利用转基因技术能够生产有利于人类健康和抗疾病的食品。 所谓转基因食品,就是利用生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变,以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是转基因食品。

  日本科学家利用转基因技术成功培育出可减少血清胆固醇含量、防止动脉硬化的水稻新品种;欧洲科学家新培育出了米粒中富含维生素A和铁的转基因稻,这一成果有可能帮助降低全球范围内、特别是以稻米为主食的发展中国家缺铁性贫血和维生素A缺乏症的发病率。转基因食品可以摆脱季节、气候的影响,让人们一年四季都可吃到新鲜的瓜菜。同时,人们还发现转基因作物结出的果实,无论外形还是味道都别具风味。英国的科学家将一种可以破坏叶绿素变异的基因移植到草中,可以使之四季常青,除了具有绿化功能之外,还使畜牧业受益,因青草的营养比干草高,而使肉的质量提高。美国是转基因食品最多的国家,60%以上的加工食品含有转基因成分,90%以上的大豆、50%以上的玉米、小麦是转基因的。事实上,中国是世界第四大转基因作物播种国。2001年,全世界的转基因作物播种面积超过5 000万公顷,中国为60万公顷。目前,中国已批准商品化的转基因作物有4种:棉花、西红柿、甜椒、矮牵牛花。其中食品只有西红柿、甜椒两种。由于甜椒缺乏优良品种,并未播种,但全国确实有几万亩转基因西红柿。2002-01~09,中国进口大豆458万吨,进口对象高度集中,主要依赖于美国、阿根廷和巴西,三国分别占到进口总量的41%,36%和23%。美国大豆的70%为转基因大豆,阿根廷的90%为转基因大豆(只有巴西政府禁止播种转基因大豆)。由此可推算,中国约80%的进口大豆为转基因大豆。这些大豆主要都被用来榨油(食用油)。可以说我们吃的豆油、豆腐、豆浆等等绝大部分都是转基因食品。随着我国加入WTO的推进和全球一体化的到来,食用转基因食品将成为不可回避的事实。  3 转基因技术的合理性

  目前关于转基因产品的安全性问题多数并没有得到最终的证实,有的只是在动物试验中获得了证据,而且发生的概率也很低。但由于此类问题一旦发生,则会对人类产生不可逆的负面影响,所以,即使是存在某些潜在的危害,人们也十分敏感。明确转基因技术的合理性,不是笼统的认识理性与价值目的统一,不该在转基因技术上止步不前,放弃它所带来的与日俱增的巨大优势。

  那么,当越来越多的转基因食品呈现在我们面前时,首当其冲的问题就是:转基因食品是否会引起人体的变异,对人类健康是否会造成伤害。由此,在英国曾发生由抗虫土豆引起的环保组织狂摔超市中的基因食品、各种媒体纷纷声讨转基因食品的事件;美国、加拿大两国的消费者虽然大多数已接受了转基因食品,但仍有27%的消费者认为食用转基因食品可能会对健康造成危害。人们食用转基因食品后,有副作用吗?持怀疑态度的理由是:害虫都不敢轻易下口的转基因作物,一旦变成粮食和农副产品,让我们一日三餐皆不离,是不是连同那些抗虫基因也消化了呢?

  就目前转基因生物来说,由于缺乏大样本及长时间的科研数据,人们对转基因生物的风险或可能的危害还知之甚少。主要困惑表现在:①食品安全性。转基因食品的研制目前只有动物实验,并无人体试验,也无长期观察,因此安全性尚无定论。转基因食品问世 5 年来,全世界约有 2 亿人食用过数千种转基因食品,尚未报道过一例食品安全事件。②生物富集度。食物链中有益物质的富集或有害物质的聚集对上一级生物的健康极为关键。目前,转基因作物大多用于饲料,这类转基因生物加入其原来没有的抗病虫害基因或抗杂草基因,其自身会有哪些富集变化,被家畜富集后又会怎样,人食用后会产生什么影响等问题,尚缺少全面系统的科研结论。③药食关系。利用转基因技术可建立动物药库和植物药库,如吃一个西红柿就能预防乙肝。但这种转基因药物对人体有无风险仍需进行长期研究监测才能得出结论,目前这种关系尚不明确。④生态环境影响。转基因生物具有自然生物所不具备的优势,但若将其释放到环境中,有可能造成原有的生态平衡破坏,改变物种间的竞争关系。⑤基因污染。转基因生物造成的基因漂移可能会破坏野生生物的遗传多样性。例如转基因作物花粉随风飘散,由此造成的基因污染将防不胜防。⑥全球监管。现今许多转基因生物产品较多的国家,采取 “ 外松内紧 ” 政策,向一些发展中国家出口转基因产品却不说明。这种现象对保护全球生物安全十分不利。

  在此情况下,转基因技术(包括转基因食品)的安全性问题,很快引起人们的极大关注,对转基因作物的安全性争论,源于国际几个典型的事件,如Pusztai 事件、斑蝶事件、加拿大 “ 超级杂草 ” 事件、墨西哥玉米事件以及中国 BT 抗虫棉破坏环境事件等。生态学家担心,转基因生物大规模释放到环境中,将可能造成无法弥补的生态灾难,包括基因扩散、生长失控、危害其他生物、物种异化和产生病毒等。健康专家则担心,转基因活生物体及其产品作为食品,可能对人体产生某些毒理作用和过敏反应。例如,转入的生长激素类基因就有可能对人体生长发育产生重大影响。由于人体内生物化学变化的复杂性,有些影响还需要经过长时间才能表现和监测出来。国际转基因作物争论的实质并不纯粹是科学问题,而更多的是经济和贸易问题。以利益为原则基本上可以分为两派:以绿色和平组织等非政府组织在内的许多机构为代表的反对派和以涉足生物技术开发和商业化运作的公司为代表的支持派。现在转基因作物的安全性已经成了国际贸易的技术壁垒。由于某些媒体的炒作,对消费者的心理和转基因作物的产业化已经产生了很大的负面影响。尽管科学界不断拿出种种证据,以打消社会对转基因作物的疑虑。但由于转基因的一些机理尚不能完全被解释清楚,对转基因食品安全性的担心有增无减,很大程度上影响了这一技术的推广。由于转基因食品的安全性尚无定论,国际上普遍采取了谨慎对待的态度。 2001 年由 113 个国家和地区签署的联合国《生物安全议定书》明确规定,必须对转基因产品进行安全评价,在转基因产品越境转移时,应当征求进口国的同意,并进行标识。

  如果仅仅从转基因作物本身来看,对其安全性抱怀疑态度是无可厚非的。因为转基因生物体大都是通过转基因技术将抗虫抗病等有毒基因的导入而获得的,在这种转基因植物中始终存在着有关毒性物质,它的毒害性以及残留量暂时对人的健康不会造成明显影响,而长期是否对人体产生微量累积性影响则需进一步研究。不过应该看到,转基因作物只是转基因技术的一种产物,转基因作物和转基因技术是不同的概念,我们不能因为怀疑转基因作物的安全性,就质疑转基因技术。更何况目前对转基因作物的 “ 是与非 ” ,尚不能盖棺定论。目前几乎每个发展中国家都面临着人口增长与耕地面积减少的巨大压力,解决这一问题的唯一办法就是通过高新技术来提高农业生产效率,转基因技术的大规模应用可以显著地降低生产成本,提高生产效率,它的发展前景是十分可观的。转基因技术作为生物技术范畴的一个分支,由于它的应用,在人类改造自然、品种改良、生物医学、人类健康等方面越来越显示出优越性。就人类健康问题而言,人们可用转基因动物方法制造各种人类疾病的动物模型,为人类健康服务。因此,一项新技术其本身并不存在对或错,而在于人们的运用目的。只要是从人类的生存和健康角度出发去开发应用,对人类的贡献只会是利大于弊。

  我们相信,随着转基因食品商业化的步伐不断加快,转基因食品必将成为人们餐桌上的美味佳肴。

  网上对“选择转基因食品”的民意调查:  4 转基因技术促进人类和社会经济的发展

  转基因是一项新技术,在研究和产业化的管理和审批上采取谨慎的做法是必要的,但这种谨慎应该以科学为根据,应该以促进发展为出发点。如果审批程序过于繁琐,不科学地设卡,作茧自缚,就会限制扼杀转基因技术在我国的发展,失去让转基因技术造福于我国的良机。21世纪植物转基因技术对于我国农业的可持续发展和16亿人中的食物安全将发挥重要的作用。面对某些发达国家对重要植物基因资源进行掠夺性、垄断性开发,并激烈争夺我国转基因农作物市场的竞争态势,我国作为一个农业大国,如果不加快生物技术发展,就难以在21世纪国际高技术产业化竞争中占有一席之地,我国的农业将会陷入受制于人的被动局面。
 
  虽然国内外转基因植物研究与产业化已取得突破性的进展,但也应看到,由于受到技术发展的限制,目前植物基因产品应用范围还不是很宽阔。总的来看,抗虫、抗除草剂基因工程产品开发较快,抗病基因工程的研究开发需要进一步深入,抗逆、品质改良、生长发育等基因工程还有待基础研究的新的突破。还要看到,我国植物基因工程技术体系已经初步建立,并取得可喜的令人瞩目的进展。然而,总体研究水平,特别是基础研究与创新能力,以及加快我国转基因植物研究与产业化的发展,建议近期重点抓好以下几方面的工作:

  ① 继续增加国家对转基因植物基础研究与产业化的投入,积极鼓励和引导企业投资生物技术研究,拓宽国内外技术合作的渠道。

  ② 加强国家农业生物技术研究计划的统一管理,制定和完善有利于人才培养引进和研究成果转化的一系列政策,尽快组建国家级转基因植物研究与产业化基地,逐步建立适合我国国情的研究开发与产业化发展体制。

  ③ 对技术相对比较成熟的转基因植物产品,如抗虫棉花、抗虫玉米、抗虫水稻和抗除草剂农作物等,要加大力度尽快实现产业化。

  ④ 当前要特别重视基因组学、生物信息学等基础研究,集中力量保护开发我国生物基因资源,分离克隆一批具有自主知识产权的、可供植物基因工程利用的新基因。

  在努力完善转基因植物安全管理体系的同时,建立健全基因安全评价的技术体系,特别是尽快制定和实施转基因食品安全性检测与管理办法。一方面要加强立法,将部分颁布的条例升级为国家法规,另一方面也要作好公众宣传和舆论导向,以科学的态度对待农业生物安全问题,积极引导我国转基因植物产业化快速和健康的发展。

  专家们认为,由于转基因作物能更好地防治病虫害,抵御干旱,提高产量,营养成分高,因此发展前景十分广阔。展望2006年到2015年转基因作物发展的第二个十年,全球转基因作物的种植面积将继续增加,达到2亿公顷,到2015年,40多个国家的至少2000万农户都将种植转基因作物。到2015年,全球人口将增至90亿,只有提高农业生产率才能满足人类对食品的需求,而现代生物技术无疑是提高农业生产率的重要手段之一。人们还可利用基因技术生产速生鱼类和医药工业所需的疫苗等,以满足人类的生活需要。但专家们也强调,发展转基因食品必须有严格监督、科学检验、国际立法,以避免它对人类健康和环境造成损害。

  尽管世界各国对高科技领域范围的界定不完全相同,但几乎无一例外地将生命科学和生物技术放在重要位置。特别是近二十年来,生命科学与生物技术获得了飞速发展,为世界各国医疗业、制药业、农业、环保业等行业开辟了广阔发展前景。因此,合理地开发和利用转基因技术,一定可以促进人类和社会经济的和谐发展。 你可以选择性的借鉴一些重点。

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