《改变生活的生物技术》课程教学资源（阅读材料）基因工程在纺织业的应用

基因工程在纺织业的应用 杨范16302010036 【技术原理】 基因工程,又叫做基因拼接技术和DNA重组技术。DNA为脱氧核糖核酸, 是携带遗传信息的载体。带有蛋白质编码的DNA片段为基因,也就是说基因是 有效遗传的DNA片段。这就说明,基因工程实际上是在分子水平上对DNA的操 基因工程是将不同来源的基因按照事先设计,在体外构建杂种DNA分子, 然后导入活细胞,以改变原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。此过程涉 及在体外对DNA的“剪切”和“拼接”,需要用到特定的“工具酶”(限制性核 酸内切酶、DNA连接酶)。在得到杂种DNA分子之后,需要导入到微生物或者其 他真核细胞中去。图1所示为通过基因工程来改变植株的形状。 细胞培养 细菌 植株 使用限制性 DNA提取物 核算内切酶 目的基因 转入 使用DNA连 接酶 图1通过基因工程来改变植株的性状 【技术应用】 近年来基因工程发展迅猛,在纺织业也有很大的应用。将基因工程应用于纺 织纤维的开发,不仅能有效地改进现有纺织原料的不足,还可根据需要开发出适 合纺织生产的新型纺织纤维,为纺织原料的研发开辟新的途径。如彩色棉、抗虫 棉、蜘蛛丝等。1 图2彩色棉花 彩色棉(如图2)是利用基因工程开发的一种新型棉花,将彩色基因插入到 刘玉森,生物技术在纺织工业中的应用,国际纺织导报,2006年第7期

基因工程在纺织业的应用 杨范 16302010036 【技术原理】 基因工程，又叫做基因拼接技术和 DNA 重组技术。DNA 为脱氧核糖核酸， 是携带遗传信息的载体。带有蛋白质编码的 DNA 片段为基因，也就是说基因是 有效遗传的 DNA 片段。这就说明，基因工程实际上是在分子水平上对 DNA 的操 作。 基因工程是将不同来源的基因按照事先设计，在体外构建杂种 DNA 分子， 然后导入活细胞，以改变原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。此过程涉 及在体外对 DNA 的“剪切”和“拼接”，需要用到特定的“工具酶”（限制性核 酸内切酶、DNA 连接酶）。在得到杂种 DNA 分子之后，需要导入到微生物或者其 他真核细胞中去。图 1 所示为通过基因工程来改变植株的形状。 图 1 通过基因工程来改变植株的性状 【技术应用】 近年来基因工程发展迅猛，在纺织业也有很大的应用。将基因工程应用于纺 织纤维的开发，不仅能有效地改进现有纺织原料的不足，还可根据需要开发出适 合纺织生产的新型纺织纤维，为纺织原料的研发开辟新的途径。如彩色棉、抗虫 棉、蜘蛛丝等。1 图 2 彩色棉花 彩色棉（如图 2）是利用基因工程开发的一种新型棉花，将彩色基因插入到 1 刘玉森，生物技术在纺织工业中的应用，国际纺织导报，2006 年第 7 期 使用限制性 核算内切酶 使用 DNA 连 接酶

白色棉花的DNA中,进而获得天然的彩色棉花。彩色棉可直接加工成彩色棉织 物,不需要经过人工着色、漂白等传统工艺,这样,成衣中也就不会有甲醛等有 害物质 抗虫棉与彩色棉的原理一样。为了降低棉铃虫、蚜虫等害虫对棉花的危害, 将相应的抗虫基因导入到棉花DNA中,这样棉花植株的抗虫性就会大大增加, 不仅提高了产量,而且减少了农药的使用。 蜘蛛丝是髙强织物的理想材料,但是如何大量获取是一个难题。为了解决这 一个难题,利用了基因工程的相关技术。可以从蛛丝蛋白中分离出相关基因,将 其导入到受体细胞,通过受体的生长繁殖,以及对基因的表达,从表达产物中提 取或分理处蜘蛛丝蛋白。这里的受体可以是微生物,微生物增殖迅速,可以利用 发酵法获取;也可以是动物,比如导入到羊或牛的乳腺细胞,从如之中进行提取 也可以是植物,培育出能够产生丝蛋白的转基因植物 诸如此类的应用还有很多,但是不难发现,这些应用的共同点都是为了解决 纺织业生产过程中原料难以获取、提高原料品质与质量或获取新的更好的原料。 【优缺点】 在技术应用部分中,将基因工程应用在纺织业上的优点可见一斑。首先,运 用基因工程来改造原材料,可以获得性能更好,质量更高的原料。在提高产品质 量的同时,也解决了技术壁垒,降低了成本。其次,运用基因工程来实现对那些 产量很低的原料的大量生产,可以获得充足的原料,降低成本。另外,运用基因 工程对棉麻等原材料的形状进行改造,赋予它们新的形状,增强抗逆能力。不仅 可以防止减产,还能在生产过程中减少对农药、工业染料等化工产品的使用,这 样不仅有利于人的健康,还能做到绿色生产,减少对环境的污染。 当然,将基因工程应用到纺织业也有一些缺点,或者准确地说是一些担忧。 这是基因工程本身就存在的难以说明或者现在还未破解的担忧。首先,各种外源 基因混杂在一起,子代生物的性状的不确定性。如此,可能会表达出新的性状 更进一步可能会发生生物入侵。再者比如给棉花增加了许多抗性基因,可能许多 年以后,经过自然选择,这些棉花依然会受到杂草、害虫的伤害。那么,需要 直关注研究,需要的人力物力也是一项开支。另外,植物在授粉过程中的不确定 性,可能导致基因的混合,可能若干年后,这些用于生产的基因会出现在人类的 饭桌上,这些不是不需要担心的。 基因工程有利有弊,合理合规合法利用才能更好地帮助人类的生产生活。 2马晓龙,生物技术在功能性纺织纤维中的应用和展望,合成纤维工业,vol.28No2Ap:2005

白色棉花的 DNA 中，进而获得天然的彩色棉花。彩色棉可直接加工成彩色棉织 物，不需要经过人工着色、漂白等传统工艺，这样，成衣中也就不会有甲醛等有 害物质。2 抗虫棉与彩色棉的原理一样。为了降低棉铃虫、蚜虫等害虫对棉花的危害， 将相应的抗虫基因导入到棉花 DNA 中，这样棉花植株的抗虫性就会大大增加， 不仅提高了产量，而且减少了农药的使用。 蜘蛛丝是高强织物的理想材料，但是如何大量获取是一个难题。为了解决这 一个难题，利用了基因工程的相关技术。可以从蛛丝蛋白中分离出相关基因，将 其导入到受体细胞，通过受体的生长繁殖，以及对基因的表达，从表达产物中提 取或分理处蜘蛛丝蛋白。这里的受体可以是微生物，微生物增殖迅速，可以利用 发酵法获取；也可以是动物，比如导入到羊或牛的乳腺细胞，从如之中进行提取； 也可以是植物，培育出能够产生丝蛋白的转基因植物。 诸如此类的应用还有很多，但是不难发现，这些应用的共同点都是为了解决 纺织业生产过程中原料难以获取、提高原料品质与质量或获取新的更好的原料。 【优缺点】 在技术应用部分中，将基因工程应用在纺织业上的优点可见一斑。首先，运 用基因工程来改造原材料，可以获得性能更好，质量更高的原料。在提高产品质 量的同时，也解决了技术壁垒，降低了成本。其次，运用基因工程来实现对那些 产量很低的原料的大量生产，可以获得充足的原料，降低成本。另外，运用基因 工程对棉麻等原材料的形状进行改造，赋予它们新的形状，增强抗逆能力。不仅 可以防止减产，还能在生产过程中减少对农药、工业染料等化工产品的使用，这 样不仅有利于人的健康，还能做到绿色生产，减少对环境的污染。 当然，将基因工程应用到纺织业也有一些缺点，或者准确地说是一些担忧。 这是基因工程本身就存在的难以说明或者现在还未破解的担忧。首先，各种外源 基因混杂在一起，子代生物的性状的不确定性。如此，可能会表达出新的性状， 更进一步可能会发生生物入侵。再者比如给棉花增加了许多抗性基因，可能许多 年以后，经过自然选择，这些棉花依然会受到杂草、害虫的伤害。那么，需要一 直关注研究，需要的人力物力也是一项开支。另外，植物在授粉过程中的不确定 性，可能导致基因的混合，可能若干年后，这些用于生产的基因会出现在人类的 饭桌上，这些不是不需要担心的。 基因工程有利有弊，合理合规合法利用才能更好地帮助人类的生产生活。 2 马晓龙，生物技术在功能性纺织纤维中的应用和展望，合成纤维工业，vol.28 No2 Apr. 2005