基因克隆技术在制药中的应用

苏畅

摘要：基因克隆技术在制药中的应用，是人类生物技术发展的里程碑，也是人类进入文现代文明的一种象征，它对人们的身体健康有着至关重要的作用，本文重点探究基因克隆技术的诞生和它在制药中的微观应用。

关键词：基因克隆技术，DNA;遗传基因

引言：

基因克隆技术是一项现代生物技术，具有很强的先进性。近几年的发展也很迅速，所以它的热度很高，这是人类育种技术历史上的里程碑。但是它的诞生和兴起并不是一件简单的事情，这不仅仅是因为它的技术研究难度大，也是因为其他领域科学技术的限制，它涵盖了生物学、微生物学、分子生物学和分子遗传学等学科。克隆技术就是在这样的基础上诞生和发展起来的，它的成绩彻底解放了人们思想束缚，为人类探索科学的世界打开了另一个大门。

1 基因克隆技术在制药中的应用

生物学家Avery等人采用离体培养的方式测定了SIII型号细胞中各种分离提纯了的提取物的转化活性。虽然这些研究对现代生物技术有革命性的意义，但是不能否定的是发生在1928年的肺炎链球菌转化实验，1944年Avery进行额实验就发生在这个实验的基础上。这次提取物中包括了DNA、RNA，还有很多的蛋白质和多糖等物质。通过这个实验，生物学家很快发现了只有从SIII型菌中提出的DNA和RII型菌混合與琼脂平板上进行培养的时候，才能使得RII型菌转化为SIII型菌，这看似简单的一句话的结论，背后是生物学家辛勤的钻研。这就非常有力的证明了DNA是转化因子，DNA可以引起遗传性状的改变，这一发现是惊人的，不仅解释了生物学中的遗传的相关研究，也真正的从生物学的微观研究中国证明了遗憾信息的物质基础是DNA，彻底否定了以前的结论（这个实验之前人们普遍认为遗传信息的物质基础是蛋白质）。

仅仅在一年后，时间仿佛和这些生物学家开了一个玩笑，研究生物大分子的手段发生了重大的进步。这些进步进一步把DNA结构已经清晰的描述了出来。但是有的生物学家但是并没有完全确定这里面的一些发现，因为有些理论还只是处于被证明的阶段，也就是说一些发现尚不能得到证实，才是一种假说。笔者在研究这篇论文的时候，为了更近一步弄懂克隆技术的发展历程，就探析了这四种发现。分别是X射线衍射显示DNA立体结构中的碱基分子是一种相互靠近的存在状态，第二点就是DNA中的嘌吟和嘧啶碱基有一种相互吸引的趋势，第三点就是嘌吟和嘧啶碱基呈现出了1：1的比例，最后一点是碱基排列顺序推测应该是没有规则的只有这样，才算是携带着非常丰富的遗传信息的。这四大发现结果不仅说明了DNA的结构，也说明了DNA携带遗传信息的条件。

1.1 DNA双双螺旋结构和功能分析

著名的DNA双螺旋结构模型的理论和半保复制机理是在1953年被Watson进而Crick提出来的。这并不是两者在凭借想象或者前者的四大发现提出来的，他们是根据碱基组成的测定和X射线衍射分析的结果。在这样的分析的结果中，很成功的解释清楚了DNA的理化性质和自体复制的方式、生物遗传的现象。如果说在这以前，人类社会对生物的遗传还处在一个简单的模糊的不确定的阶段的话，那今天的这个发现就可以说人类社会已经看到了基因，对基因有了实质性的认识，这不仅是遗传学的上的一大飞跃，也是人类生物学历史上的一次巨大成功，它成功的开启了生物学的新纪元。这为今天的克隆技术提供了一种强大的理论基础和实践基础。

1.2 遗传信息的流向和表达机制的阐明

人类敲开了遗传的大门，看到了遗传的家庭成员和成员之间的关系，但是遗传到底是怎么进行的，信息是如何传递的。他到底还有什么秘密。于是在20世纪50年代末期和20世纪60年代，有人提出了中心法则和操纵子学说，并成功的找到了打开遗传秘密的宝箱的钥匙，也就说有人破译了遗传的密码，这就查阐明了遗传信息的流向和表达机制。在这个发现中，人们知道了遗传信息主要的存在方式是以密码的形式编码在DNA分子上的，表现出来的就是特定的核苷酸培训序列，DNA通过复制实现遗传信息的传递，传递给子代的DNA分子。同时DNA还可以通过转录作用将遗传信息传递给使者RNA（mRNA），mRNA由此来控制专一蛋白质的合成，使得遗传信息在蛋白质肽链的氨基酸排列顺序上得到体现，这就是遗传密码的翻译过程。DNA-mRNA-多肽链-DNA中心法则的建立，直接打开的是困扰生物学发展的百年之谜。街垒了蛋白质合成过程中出现的转录和翻译之谜。它为人类走进蛋白质的生物合成过程打开了方便之门。后来发现的反向转录酶，肯定了病毒的遗传规律。病毒可以以RNA为模板合成互补DNA，生物学上把这一发现认为是对中心法则的完善和补充。如果问生物技术发展到今天，距离克隆技术的实现还有多少距离，其实就在下一步了。在这一阶段，遗产信息复制和遗传机制的阐明就为人工改变生物DNA机构从而引起遗传性状的改变，它为创造色新的生物品种和新型产物提供了可能性。

1.3 质粒等基因克隆载体的发现

时光荏苒，一代代生物学家选定了噬菌体作为基因克隆的最有希望的载体，然后对它进行了深刻的研究，这是人类开始研究克隆技术的开始。在将这种外源基因导入寄主的载体的不是噬菌体，而是质粒载体，从质粒载体做走向噬菌体。这中间最早被发现和研究的质粒是大肠杆菌致育因子，1952年在一次偶然中发现了大肠杆菌可以产生一种蛋白质的抗菌性物质，也就是后来的大肠杆菌素。在后续的研究中，证明了它是由另一种质粒——col因子在支配的过程中产生的，它是生物历史上第二个研究较长的质粒。上世纪六十年代，日本发现了抗药性质粒，就是R因子，这种因子呈现出来的特点就是分子量小，操作性强，还有抗药性选择标记，这些既是它的特点，也是它的优点。在以后的研究中，在细菌和放线菌中发现了样式各异的质粒。人们对质粒的结构和功能进行了一个深刻的分析，弄清了质粒的真面目，它是一种存在于微生物细胞内染色体外的一种闭合环状双链条小型DNA分子。也是能够促进独立自体复制并保持恒定遗传的复制子。同时它可以实现在两个微生物细胞中转化，有些质粒可以在细胞中进行大量的复制，通过这样的方式增加了它所谓基因的运载体的可能性。当某种外源基因从一个细胞转移到另一个细胞并大量复制该基因的一种拷贝，在这个基础上高产相应的基因产物。其实不难发现，质粒的发现，很多不同的生物细胞之间的基因转移开创了新的一种发现局面，这些目前已经被发展成为基因分子克隆中最常见的一种载体，他对生物技术的发展发挥了不可替代的作用。

1.4 细胞转化方法的建立

外源DNA分析导入细菌细胞的转化现象，在上个世纪40年代，肺炎链球菌中发现了这个现象，但是这对大肠杆菌来说，在1970年才获得真正意义上的成功，那个时候的M.Mmander和A.HIga发现用CACL2，处理了大肠杆菌，这个可以它对DNA的呼吸有很明显的增加作用，1972年的时候，当事者在斯坦福大学的S.Cohen等人发现，经过氯化钙处理的大肠杆菌细胞同样也可以摄取治理DNA，这项技术应用到质粒的转化上，最后的結果是就时单位DNA得到了大约106到107，的数量转化，在这个时候，大肠杆菌便成为了分子克隆良好转化的受体，大肠杆菌转化体系到此建立，它对基因工程的建立具有不可比拟的里程碑意义。

1.5 核酸和蛋白质序列分析技术的发明

核酸和蛋白质序列分析发发明的得益于1965年sanger发明的氨基酸序列分析测定法的发明，但是并不是只有这一个，在接下来的日子里，又相继发明了DNA分子的核苷酸序列分析法，这是人们对DNA序列分析获得的重要发展，只要通过一个实验就能确定几百个碱基的排列顺序，进而了解蛋白质的基因DNA的基因序列，所以就可以根据这三个碱基决定一个氨基酸的三联体密码子，在它的基础上可以推算出来这个蛋白质的氨基酸序列，然后可以利用化学的但是人工进行基因的合成，说到这里，一切都真相大白了，核酸还有蛋白技术的出现是基因分析和合成有了一种可能。

结束语：

所以综合来看，遗传物质基础的证明，DNA双螺旋结构和功能的阐明，遗产信息的流向等等技术的出现，为基因克隆技术的诞生和兴起奠定了基础。当今天的这项基因克隆技术在制药中的作用就显而易见的了，药物的合成是一种生物技术，这是宏观上的概念，从微观上说，它就是基因克隆技术的应用，这是无可厚非的。从生物技术上的统一发展来看，从微观上把握基因克隆技术在制药中的应用是最科学的，而这一切都根源于生物育种技术的发展，这是人类的智慧。

参考文献：

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