1. 基因工程技術在醫學的應用
基因工程的應用--在醫學上的應用
1.基因工程用於生產蛋白質類葯物
治療糖尿病的胰島素，是一種 51 個氨基酸殘基組成的蛋白質，1982 年美國 EliLilly 公司推出基因工程製造的人胰島素，商品名為(Humulin)。傳統的生產方法是從牛的胰臟中提取。 每 1000 磅牛胰臟，才能得到 10 克胰島素。通過基因工程方法，把編碼胰島素的基因送到大腸桿菌細胞中去，造出能生產胰島素的工程菌；從200升發酵液就可得到10克胰島素。
干擾素具有廣譜抗病毒的效能，是一種治療乙肝的有效葯物，國際上批准治療丙型病毒性肝炎的葯物只有它。但是，通常情況下人體內干擾素基因處於"睡眠"狀態，因而血中一般測不到干擾素。只有在發生病毒感染或受到干擾素誘導物的誘導時，人體內的干擾素基因才會"蘇醒"，開始產生干擾素，但其數量微乎其微。即使經過誘導，從人血中提取1mg干擾素，需要人血8000ml，其成本高得驚人。據計算：要獲取1磅（453g）純干擾素，其成本高達200億美元。使大多數病人沒有使用干擾素的能力。1980年後，干擾素與乙肝疫苗一樣，採用基因工程進行生產，其基本原理及操作流程與乙肝疫苗十分類似。現在要獲取1磅（453g）純干擾素，其成本不到1億美元。從人血中分離純化治療一個肝炎病人的費用高達二三萬美元，用基因工程技術生產干擾素治療一個肝炎病人大約只需二三百美元。基因工程生產出來的大量干擾素，是基因工程葯物對人類的又一重大貢獻。
生產基因工程葯物的基本方法是，將目的基因用DNA重組的方法連接在體載體上，然後將載體導入靶細胞（微生物，哺乳動物細胞或人體組織靶細胞），使目的基因在靶細胞中得到表達，最後將表達的目的蛋白質提純及作成制劑，從而成為蛋白類葯或疫苗。若目的基因直接在人體組織靶細胞內表達，就成為基因治療。
目前用基因工程生產的蛋白質葯物已達數十種，許多以前本不可能大量生產的生長因子，凝血因子等蛋白質葯物，現在用基因工程辦法便可能大量生產。已有50多種基因工程葯物上市，近千種處於研發狀態。每年平均有3-4個新葯或疫苗問世，開發成功的約五十個葯品已廣泛應用於治療癌症、肝炎、發育不良、糖尿病、囊纖維變性和一些遺傳病上，在很多領域特別是疑難病症上，起到了傳統化學葯物難以達到的作用。
2.基因工程用於疫苗生產
常用的制備疫苗的方法，一種是弱毒活疫苗，一種是死疫苗。兩種疫苗各有自身的弱點。活疫苗隱含著感染的危險性。死疫苗免疫活性不高，需加大注射量或多次接種。利用基因工程制備重組亞基疫苗，可以克服上述缺點，亞基疫苗指只含有病原物的一個或幾個抗原成分，不含病原物遺傳信息。重組亞基疫苗就是用基因工程方法，把編碼抗原蛋白質的基因重組到載體上去，再送入細菌細胞或其他細胞中區大量生產。這樣得到的亞基疫苗往往效價很高，但決無感染毒性等危險。在酵母中表達乙型肝炎表面抗原 HBsAg 產量可達每升 2.5mg ，已於 1984 年問世。
以乙型病毒性肝炎（以下簡稱乙肝）疫苗為例，像其它蛋白質一樣，乙肝表面抗原（HBSAg）的產生也受DNA調控。
長期以來，醫學工作者在防治乙肝方面做了大量工作，但曾一度陷於困境。乙肝病毒（HBV）主要由兩部分組成，內部為DNA，外部有一層外殼蛋白質，稱為HBSAg。把一定量的HBSAg注射入人體，就使機體產生對HBV抗衡的抗體。機體依靠這種抗體，可以清除入侵機體內的HBV。過去，乙肝疫苗的來源，主要是從HBV攜帶者的血液中分離出來的HBSAg，這種血液是不安全的，可能混有其他病原體[其他型的肝炎病毒，特別是艾滋病病毒（HIV）]的污染。此外，血液來源也是極有限的，使乙肝疫苗的供應猶如杯水車薪，遠不能滿足需要。基因工程疫苗解決了這一難題。利用基因剪切技術，用一種"基因剪刀"將調控HBSAg的那段DNA剪裁下來，裝到一個表達載體中，所謂表達載體，是因為它可以把這段DNA的功能發揮出來；再把這種表達載體轉移到受體細胞內，如大腸桿菌或酵母菌等；最後再通過這些大腸桿菌或酵母菌的快速繁殖，生產出大量我們所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。
3. 基因工程用於基因治療
人體基因的缺失，導致一些遺傳疾病，應用基因工程技術使缺失的基因歸還人體，達到治療的目的，已成為基因工程在醫學方面應用的又一重要內容。
2. 中國的基因工程是怎樣發展的
基因工程的研究在國外開展得如火如荼，在中國進行得怎麼樣呢？
我國自70年代末即開始了基因工程研究工作。最幾年來，我國的基因工程取得了很大的成績，利用DNA重組技術表達了乙型肝炎表面抗原、胰島素、干擾素、青黴素醯化酶、豬牛生長激素、促紅細胞生長素等等。其中基因工程乙肝疫苗、基因工程α1型干擾素已投放市場，還有好幾種基因工程醫葯也已進入了中試階段，轉基因植物和生物農葯的基因工程工作，也將進入中試、野外試驗階段。但是基因工程技術在生產上的作用還發揮不夠，經濟效益還不大，還有待於提高水平以及培養人才。
我國目前還缺乏具有生產意義的基因工程元件(目的基因）。發展基因合成技術，開發基因源是發展基因工程的先決條件。我們還缺乏高效的轉錄啟動子和宿主細胞系統，需要努力構建適用於不同宿主系統的高效表達的載體系統。基因工程下游的重要環節是表達後產物的分離、純化，即基因工程的後處理工藝。在研究表達產物的分泌機制，建立分泌型載體受體系統等等方面，都有待於我們進一步深入研究和開發。
目前，基因工程中的許多新技術尚處於探索研究階段，需要從理論上搞清楚。只有科學研究取得突破，才有可能開拓新的技術，新的產業才能達到較高的科學水平，從而顯示出經濟效益。從這個意義上講，基礎研究的水平代表了一個國家的科技實力。同時，開展基礎研究也是消化吸收國外先進技術和培養人才的重要條件。因此，我國應當對生物技術的基礎研究予以足夠的重視。
目前，我國基因工程基礎研究還比較薄弱。以我國的農業科學來說，雖然，近年來，我國十分重視基因工程在農業科學中的應用，並取得了許多重大成果，但基礎研究水平還是不高，多數工作仍處於起步或模仿的階段，與國際先進水平相比，差距還較大。
組織培養是細胞工程中容易見效的技術手段。國外對農作物遺傳規律和機理研究較多，而我國這方面的研究較少。又如家畜胚胎移植技術，國外對生殖生物學的許多基礎理論進行了深入研究，並不斷擴大應用領域。作為胚胎移植基礎環節的超數排卵技術，我國還沒有過關，冷凍移植成功率低。20世紀70年代以來，國外在基因工程疫苗、自生固氮基因轉移方面已經取得了較大進展，而我國這方面研究基礎較差，進展緩慢。
從總體上說，我們的基因工程基礎研究還相當薄弱，突出表現在：一是當前基因工程研究的選題范圍、應用目標和技術路線仿國外的多，創新的少：二是將實驗室成果轉化為商業化產品的基礎技術水平低，延緩了科研成果轉化為生產能力的周期；三是有重要經濟意義的微生物、植物和動物的生物學基礎研究薄弱。對此，我們應有緊迫感和危機感。
近幾年來，我國做了很大的努力，投入巨資興建了現代化的生物工程開發中心，還建立了分子生物學、植物分子遺傳學、遺傳工程、分子酶學和天然葯物及仿生葯物等國家重點實驗室。這些實驗室對推進我國生物技術基礎研究具有深遠意義。
分子生物學國家重點實驗室於1985年建立之後，在承擔國家重點科技攻關項目，國家工業性試驗項目和跟蹤世界生物技術發展中起了重要作用。分子生物學是生命科學中的帶頭學科。它使生物學中各個學科與物理、化學密切聯系起來，推動整個生物學的全面發展。它主要研究生命的物質基礎，特別是研究蛋白質、酶和核酸結構與功能的關系，以闡明生命現象的各種秘密和機理。自20世紀50年代，分子生物學崛起以來，它發展迅速。如遺傳物質基礎的核酸雙螺旋結構的發現，就是其中的一個。認識生物是改造生物的基礎。分子生物學的基礎研究已在工、農、醫等領域的生產實踐中發揮了重要作用，加強分子生物學的基礎研究，對生物技術基礎理論和實際應用的發展都有重大作用。
基因工程是在遺傳學和分子生物學發展的基礎誕生的。它研究決定遺傳性狀的基因重組和移植；研究基因的表達，即外源基因送到受體細胞中後，使基因信息得到表達的調節、控制的機理等。
同時，這些實驗室對外開放，能夠吸引國內外優秀的中青年學者，特別是留學國外的我國優秀學者歸國進行研究工作，成為我國培養人才的重要基地。
當前，應考慮我國目前的實際情況，暫時不能投入較多的資金全面開發基礎理論研究，要合理部署生物技術基礎研究的配置工作，即結合國情，選准突破口，以近為主，遠近結合。首先要重點地發展那些對生物技術發展和應用直接起作用的關鍵性技術。基因工程既是生物技術的基礎，又是生物技術研究開發的主導，加強這方面的研究工作，對提高我國科研水平，促進今後生物技術的發展至關重要；其次，在有選擇地從國外引進、吸收和消化先進技術的同時，要重視那些為開發新產品、發明新技術和創造新生物類型所必需的基礎研究；其三，適當部署力量，開展分子遺傳學、細胞學、微生物學和化學工程學等基礎理論研究，以做好技術儲備工作，為今後我國生物技術的持續和迅速的發展提供強有力的後盾。
基因工程下游過程的研究是我國的薄弱環節，應圍繞攻關項目，鼓勵企業創辦研究機構和投資，組織好力量，動用生化工程的原理和方法，加強生產工藝和產物後處理技術等方面的研究，以便貫通基因工程的上游過程和下游過程，使科研與生產能夠更好地銜接起來。
3. 生物--選修3：現代生物科技專題基因工程和植物細胞工程技術在科研和生產實踐中有廣泛應用，請據圖回答：
（1）獲得目的基因的方法：①從基因文庫中獲取 ②利用PCR技術擴增 ③人工合成（化學合成）．
（2）基因表達載體的結構組成：啟動子、目的基因、終止子、標記基因復及制原點．
（3）農桿菌轉化法是指將目的基因插入農桿菌的Ti質粒上的T-DNA上，通過農桿菌的轉化作用，就可以使目的基因進入植物細胞，並將其插入植物細胞中染色體的DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩定維持和表達．檢測目的基因是否翻譯成蛋白質的方法是從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行
抗原-抗體雜交，若有雜交帶出現，表明目的基因已形成蛋白質產品．
（4）植物組織培養技術，在整個實驗中要保持無菌無毒環境．所用的培養基是固體培養基及成分有無機成分（水和無機鹽）、有機營養成分、激素、瓊脂．（5）若想利用植物組織培養技術得到細胞產物，只需培養到愈傷組織即可．若想製造人工種子，需要培養到胚狀體．（在胚狀體外包一層人工種皮即可）（6）植物組織培養技術的原理：植物細胞的全能性．
故答案為：
（1）從基因文庫獲取目的基因、利用PCR技術擴增目的基因
（2）啟動子、終止子
（3）T-DNA（可轉移的DNA）抗原-抗體雜交
（4）激素（植物生長調節劑）
（5）胚狀體愈傷組織
（6）細胞的全能性
4. 轉基因食品的安全性目前已成為人們爭論的焦點之一，但這樣並不能阻止轉基因技術應用於生產實踐的種種嘗試
（1）重組細胞①是通過基因工程中的轉基因技術，實現了奶牛胚胎細胞中的DNA與人體血清蛋白基因重組．將目的基因整合到質粒上時需要DNA連接酶．
（2）重組細胞②是通過細胞工程中的核移植技術，使重組細胞①的細胞核與去核牛卵細胞的細胞質融合．誘導動物細胞融合的方法：物理法（電刺激、離心、振動）、化學法（聚乙二醇）和生物法（滅活仙台病毒）．
（3）實驗過程中，重組細胞①的細胞核需要植入到「去核牛卵細胞」中，選用去核卵（母）細胞的原因：卵（母）細胞大，容易操作；卵（母）細胞質多，營養豐富；含有促使細胞全能性表達的物質．故選：AC．
故答案為：
（1）基因人體蛋白質基因DNA連接酶
（2）細胞核移植細胞質滅活仙台病毒
（3）AC
5. 基因工程的意義有哪些
一、遺傳工程的用途主要是用來形成自然界中沒有的生物新品種、新物種，進而利用這些生物生產人類所需要的其他產品。
當前，生物學中富有前瞻性的基因工程技術正以驚人的速度發展著，其中如DNA序列測定技術、基因突變技術以及基因擴增技術等一大批新技術正在逐漸走向成熟。下面我們只是簡單介紹一下基因工程的基本技術的應用。
20多年前誕生的基因工程使整個生物學科學、生物技術進入了一個新的時代，傳統的生物技術與基因工程的結合，煥發了青春，產生了富有無限生機的現代技術。
例如，從前用原來的生物技術要獲得1毫克生長激素抑制素，需用10萬只羊的下丘腦才行，其所耗費資金的數量，與航天領域中，藉助於載人飛行器阿波羅宇宙飛船從月球上搬回1千克石頭相當。現在，藉助於基因工程，就簡單多了，所需費用也小得多，只要2升細菌培養液就可以了。我們將人工合成的人生長激素抑制素基因，通過重組成為一個高效表達載體，它們在大腸桿菌中進行表達，只需要10升這種重組的大腸桿菌培養液，就可以獲得了。
二、基因工程可用於醫療。
例如，許多人生病是因為體內缺少一定量的某種抗體。用傳統的方法來制備抗體，時間長耗資大，而且不夠穩定。1989年，美國生物學家運用基因工程技術，將獲得抗體的重鏈基因和輕鏈基因進行基因重組，並使之轉入煙草細胞，利用植物細胞組織培養技術，培養出了轉基因煙草。這樣，在煙草葉片上就能夠產生占葉蛋白總量1.3％的抗體，這些抗體足夠27萬病人使用1年！
基因工程前景廣闊，各國科學家都在加緊研究。我們國家的基因工程研究，與國外相比，雖起步較晚，但也獲得了較大的發展，取得了一定的科研成果。例如，已經研製成功和正在研製的基因工程產品就有幾十種，有些已經投產並開始使用，如基因工程α抗干擾素，基因工程乙型肝炎疫苗等等。
總之，基因工程及應用給傳統生物技術帶來了徹底的革新，而且其應用范圍仍然在不斷加深、擴大，前景是十分誘人的。它等待著我們這一代青少年，去探索，去實踐，從而取得更大的成功。
6. 如何將遺傳學知識運用到畜牧生產實踐中
第一個是家禽的雌雄鑒別，尤其是在產蛋雞，最好是要雌的，雌的當然是用來生蛋的，這就是它的意義。一般是翻肛或者快慢羽鑒別。
第二個是奶牛的，一般奶牛是通過人工授精懷孕，因此可以用流式細胞儀先分離牛精液，讓母牛盡可能懷母牛，因為只有母牛可以產奶。。。這就是意義。