1. 基因工程技术在医学的应用
基因工程的应用--在医学上的应用
1.基因工程用于生产蛋白质类药物
治疗糖尿病的胰岛素，是一种 51 个氨基酸残基组成的蛋白质，1982 年美国 EliLilly 公司推出基因工程制造的人胰岛素，商品名为(Humulin)。传统的生产方法是从牛的胰脏中提取。 每 1000 磅牛胰脏，才能得到 10 克胰岛素。通过基因工程方法，把编码胰岛素的基因送到大肠杆菌细胞中去，造出能生产胰岛素的工程菌；从200升发酵液就可得到10克胰岛素。
干扰素具有广谱抗病毒的效能，是一种治疗乙肝的有效药物，国际上批准治疗丙型病毒性肝炎的药物只有它。但是，通常情况下人体内干扰素基因处于"睡眠"状态，因而血中一般测不到干扰素。只有在发生病毒感染或受到干扰素诱导物的诱导时，人体内的干扰素基因才会"苏醒"，开始产生干扰素，但其数量微乎其微。即使经过诱导，从人血中提取1mg干扰素，需要人血8000ml，其成本高得惊人。据计算：要获取1磅（453g）纯干扰素，其成本高达200亿美元。使大多数病人没有使用干扰素的能力。1980年后，干扰素与乙肝疫苗一样，采用基因工程进行生产，其基本原理及操作流程与乙肝疫苗十分类似。现在要获取1磅（453g）纯干扰素，其成本不到1亿美元。从人血中分离纯化治疗一个肝炎病人的费用高达二三万美元，用基因工程技术生产干扰素治疗一个肝炎病人大约只需二三百美元。基因工程生产出来的大量干扰素，是基因工程药物对人类的又一重大贡献。
生产基因工程药物的基本方法是，将目的基因用DNA重组的方法连接在体载体上，然后将载体导入靶细胞（微生物，哺乳动物细胞或人体组织靶细胞），使目的基因在靶细胞中得到表达，最后将表达的目的蛋白质提纯及作成制剂，从而成为蛋白类药或疫苗。若目的基因直接在人体组织靶细胞内表达，就成为基因治疗。
目前用基因工程生产的蛋白质药物已达数十种，许多以前本不可能大量生产的生长因子，凝血因子等蛋白质药物，现在用基因工程办法便可能大量生产。已有50多种基因工程药物上市，近千种处于研发状态。每年平均有3-4个新药或疫苗问世，开发成功的约五十个药品已广泛应用于治疗癌症、肝炎、发育不良、糖尿病、囊纤维变性和一些遗传病上，在很多领域特别是疑难病症上，起到了传统化学药物难以达到的作用。
2.基因工程用于疫苗生产
常用的制备疫苗的方法，一种是弱毒活疫苗，一种是死疫苗。两种疫苗各有自身的弱点。活疫苗隐含着感染的危险性。死疫苗免疫活性不高，需加大注射量或多次接种。利用基因工程制备重组亚基疫苗，可以克服上述缺点，亚基疫苗指只含有病原物的一个或几个抗原成分，不含病原物遗传信息。重组亚基疫苗就是用基因工程方法，把编码抗原蛋白质的基因重组到载体上去，再送入细菌细胞或其他细胞中区大量生产。这样得到的亚基疫苗往往效价很高，但决无感染毒性等危险。在酵母中表达乙型肝炎表面抗原 HBsAg 产量可达每升 2.5mg ，已于 1984 年问世。
以乙型病毒性肝炎（以下简称乙肝）疫苗为例，像其它蛋白质一样，乙肝表面抗原（HBSAg）的产生也受DNA调控。
长期以来，医学工作者在防治乙肝方面做了大量工作，但曾一度陷于困境。乙肝病毒（HBV）主要由两部分组成，内部为DNA，外部有一层外壳蛋白质，称为HBSAg。把一定量的HBSAg注射入人体，就使机体产生对HBV抗衡的抗体。机体依靠这种抗体，可以清除入侵机体内的HBV。过去，乙肝疫苗的来源，主要是从HBV携带者的血液中分离出来的HBSAg，这种血液是不安全的，可能混有其他病原体[其他型的肝炎病毒，特别是艾滋病病毒（HIV）]的污染。此外，血液来源也是极有限的，使乙肝疫苗的供应犹如杯水车薪，远不能满足需要。基因工程疫苗解决了这一难题。利用基因剪切技术，用一种"基因剪刀"将调控HBSAg的那段DNA剪裁下来，装到一个表达载体中，所谓表达载体，是因为它可以把这段DNA的功能发挥出来；再把这种表达载体转移到受体细胞内，如大肠杆菌或酵母菌等；最后再通过这些大肠杆菌或酵母菌的快速繁殖，生产出大量我们所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。
3. 基因工程用于基因治疗
人体基因的缺失，导致一些遗传疾病，应用基因工程技术使缺失的基因归还人体，达到治疗的目的，已成为基因工程在医学方面应用的又一重要内容。
2. 中国的基因工程是怎样发展的
基因工程的研究在国外开展得如火如荼，在中国进行得怎么样呢？
我国自70年代末即开始了基因工程研究工作。最几年来，我国的基因工程取得了很大的成绩，利用DNA重组技术表达了乙型肝炎表面抗原、胰岛素、干扰素、青霉素酰化酶、猪牛生长激素、促红细胞生长素等等。其中基因工程乙肝疫苗、基因工程α1型干扰素已投放市场，还有好几种基因工程医药也已进入了中试阶段，转基因植物和生物农药的基因工程工作，也将进入中试、野外试验阶段。但是基因工程技术在生产上的作用还发挥不够，经济效益还不大，还有待于提高水平以及培养人才。
我国目前还缺乏具有生产意义的基因工程元件(目的基因）。发展基因合成技术，开发基因源是发展基因工程的先决条件。我们还缺乏高效的转录启动子和宿主细胞系统，需要努力构建适用于不同宿主系统的高效表达的载体系统。基因工程下游的重要环节是表达后产物的分离、纯化，即基因工程的后处理工艺。在研究表达产物的分泌机制，建立分泌型载体受体系统等等方面，都有待于我们进一步深入研究和开发。
目前，基因工程中的许多新技术尚处于探索研究阶段，需要从理论上搞清楚。只有科学研究取得突破，才有可能开拓新的技术，新的产业才能达到较高的科学水平，从而显示出经济效益。从这个意义上讲，基础研究的水平代表了一个国家的科技实力。同时，开展基础研究也是消化吸收国外先进技术和培养人才的重要条件。因此，我国应当对生物技术的基础研究予以足够的重视。
目前，我国基因工程基础研究还比较薄弱。以我国的农业科学来说，虽然，近年来，我国十分重视基因工程在农业科学中的应用，并取得了许多重大成果，但基础研究水平还是不高，多数工作仍处于起步或模仿的阶段，与国际先进水平相比，差距还较大。
组织培养是细胞工程中容易见效的技术手段。国外对农作物遗传规律和机理研究较多，而我国这方面的研究较少。又如家畜胚胎移植技术，国外对生殖生物学的许多基础理论进行了深入研究，并不断扩大应用领域。作为胚胎移植基础环节的超数排卵技术，我国还没有过关，冷冻移植成功率低。20世纪70年代以来，国外在基因工程疫苗、自生固氮基因转移方面已经取得了较大进展，而我国这方面研究基础较差，进展缓慢。
从总体上说，我们的基因工程基础研究还相当薄弱，突出表现在：一是当前基因工程研究的选题范围、应用目标和技术路线仿国外的多，创新的少：二是将实验室成果转化为商业化产品的基础技术水平低，延缓了科研成果转化为生产能力的周期；三是有重要经济意义的微生物、植物和动物的生物学基础研究薄弱。对此，我们应有紧迫感和危机感。
近几年来，我国做了很大的努力，投入巨资兴建了现代化的生物工程开发中心，还建立了分子生物学、植物分子遗传学、遗传工程、分子酶学和天然药物及仿生药物等国家重点实验室。这些实验室对推进我国生物技术基础研究具有深远意义。
分子生物学国家重点实验室于1985年建立之后，在承担国家重点科技攻关项目，国家工业性试验项目和跟踪世界生物技术发展中起了重要作用。分子生物学是生命科学中的带头学科。它使生物学中各个学科与物理、化学密切联系起来，推动整个生物学的全面发展。它主要研究生命的物质基础，特别是研究蛋白质、酶和核酸结构与功能的关系，以阐明生命现象的各种秘密和机理。自20世纪50年代，分子生物学崛起以来，它发展迅速。如遗传物质基础的核酸双螺旋结构的发现，就是其中的一个。认识生物是改造生物的基础。分子生物学的基础研究已在工、农、医等领域的生产实践中发挥了重要作用，加强分子生物学的基础研究，对生物技术基础理论和实际应用的发展都有重大作用。
基因工程是在遗传学和分子生物学发展的基础诞生的。它研究决定遗传性状的基因重组和移植；研究基因的表达，即外源基因送到受体细胞中后，使基因信息得到表达的调节、控制的机理等。
同时，这些实验室对外开放，能够吸引国内外优秀的中青年学者，特别是留学国外的我国优秀学者归国进行研究工作，成为我国培养人才的重要基地。
当前，应考虑我国目前的实际情况，暂时不能投入较多的资金全面开发基础理论研究，要合理部署生物技术基础研究的配置工作，即结合国情，选准突破口，以近为主，远近结合。首先要重点地发展那些对生物技术发展和应用直接起作用的关键性技术。基因工程既是生物技术的基础，又是生物技术研究开发的主导，加强这方面的研究工作，对提高我国科研水平，促进今后生物技术的发展至关重要；其次，在有选择地从国外引进、吸收和消化先进技术的同时，要重视那些为开发新产品、发明新技术和创造新生物类型所必需的基础研究；其三，适当部署力量，开展分子遗传学、细胞学、微生物学和化学工程学等基础理论研究，以做好技术储备工作，为今后我国生物技术的持续和迅速的发展提供强有力的后盾。
基因工程下游过程的研究是我国的薄弱环节，应围绕攻关项目，鼓励企业创办研究机构和投资，组织好力量，动用生化工程的原理和方法，加强生产工艺和产物后处理技术等方面的研究，以便贯通基因工程的上游过程和下游过程，使科研与生产能够更好地衔接起来。
3. 生物--选修3：现代生物科技专题基因工程和植物细胞工程技术在科研和生产实践中有广泛应用，请据图回答：
（1）获得目的基因的方法：①从基因文库中获取 ②利用PCR技术扩增 ③人工合成（化学合成）．
（2）基因表达载体的结构组成：启动子、目的基因、终止子、标记基因复及制原点．
（3）农杆菌转化法是指将目的基因插入农杆菌的Ti质粒上的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入植物细胞中染色体的DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达．检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行
抗原-抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品．
（4）植物组织培养技术，在整个实验中要保持无菌无毒环境．所用的培养基是固体培养基及成分有无机成分（水和无机盐）、有机营养成分、激素、琼脂．（5）若想利用植物组织培养技术得到细胞产物，只需培养到愈伤组织即可．若想制造人工种子，需要培养到胚状体．（在胚状体外包一层人工种皮即可）（6）植物组织培养技术的原理：植物细胞的全能性．
故答案为：
（1）从基因文库获取目的基因、利用PCR技术扩增目的基因
（2）启动子、终止子
（3）T-DNA（可转移的DNA）抗原-抗体杂交
（4）激素（植物生长调节剂）
（5）胚状体愈伤组织
（6）细胞的全能性
4. 转基因食品的安全性目前已成为人们争论的焦点之一，但这样并不能阻止转基因技术应用于生产实践的种种尝试
（1）重组细胞①是通过基因工程中的转基因技术，实现了奶牛胚胎细胞中的DNA与人体血清蛋白基因重组．将目的基因整合到质粒上时需要DNA连接酶．
（2）重组细胞②是通过细胞工程中的核移植技术，使重组细胞①的细胞核与去核牛卵细胞的细胞质融合．诱导动物细胞融合的方法：物理法（电刺激、离心、振动）、化学法（聚乙二醇）和生物法（灭活仙台病毒）．
（3）实验过程中，重组细胞①的细胞核需要植入到“去核牛卵细胞”中，选用去核卵（母）细胞的原因：卵（母）细胞大，容易操作；卵（母）细胞质多，营养丰富；含有促使细胞全能性表达的物质．故选：AC．
故答案为：
（1）基因人体蛋白质基因DNA连接酶
（2）细胞核移植细胞质灭活仙台病毒
（3）AC
5. 基因工程的意义有哪些
一、遗传工程的用途主要是用来形成自然界中没有的生物新品种、新物种，进而利用这些生物生产人类所需要的其他产品。
当前，生物学中富有前瞻性的基因工程技术正以惊人的速度发展着，其中如DNA序列测定技术、基因突变技术以及基因扩增技术等一大批新技术正在逐渐走向成熟。下面我们只是简单介绍一下基因工程的基本技术的应用。
20多年前诞生的基因工程使整个生物学科学、生物技术进入了一个新的时代，传统的生物技术与基因工程的结合，焕发了青春，产生了富有无限生机的现代技术。
例如，从前用原来的生物技术要获得1毫克生长激素抑制素，需用10万只羊的下丘脑才行，其所耗费资金的数量，与航天领域中，借助于载人飞行器阿波罗宇宙飞船从月球上搬回1千克石头相当。现在，借助于基因工程，就简单多了，所需费用也小得多，只要2升细菌培养液就可以了。我们将人工合成的人生长激素抑制素基因，通过重组成为一个高效表达载体，它们在大肠杆菌中进行表达，只需要10升这种重组的大肠杆菌培养液，就可以获得了。
二、基因工程可用于医疗。
例如，许多人生病是因为体内缺少一定量的某种抗体。用传统的方法来制备抗体，时间长耗资大，而且不够稳定。1989年，美国生物学家运用基因工程技术，将获得抗体的重链基因和轻链基因进行基因重组，并使之转入烟草细胞，利用植物细胞组织培养技术，培养出了转基因烟草。这样，在烟草叶片上就能够产生占叶蛋白总量1.3％的抗体，这些抗体足够27万病人使用1年！
基因工程前景广阔，各国科学家都在加紧研究。我们国家的基因工程研究，与国外相比，虽起步较晚，但也获得了较大的发展，取得了一定的科研成果。例如，已经研制成功和正在研制的基因工程产品就有几十种，有些已经投产并开始使用，如基因工程α抗干扰素，基因工程乙型肝炎疫苗等等。
总之，基因工程及应用给传统生物技术带来了彻底的革新，而且其应用范围仍然在不断加深、扩大，前景是十分诱人的。它等待着我们这一代青少年，去探索，去实践，从而取得更大的成功。
6. 如何将遗传学知识运用到畜牧生产实践中
第一个是家禽的雌雄鉴别，尤其是在产蛋鸡，最好是要雌的，雌的当然是用来生蛋的，这就是它的意义。一般是翻肛或者快慢羽鉴别。
第二个是奶牛的，一般奶牛是通过人工授精怀孕，因此可以用流式细胞仪先分离牛精液，让母牛尽可能怀母牛，因为只有母牛可以产奶。。。这就是意义。