纺织基因技术——以蜘蛛丝为例 朱以健16301050240 技术原理 快速发展的生物技术,像30多年以前的计算机技 术一样,对人类生活产生着重大影响。从远古时期的棉 麻、蚕丝到现代的大豆蛋白纤维、抗菌纤维、蜘蛛丝纤 维,新型纺织材料。如今,主要通过应用高科技生物技 术,如利用基因遗传技术将人体动脉中的角蛋白、蜘蛛 丝蛋白等外源基因导入纤维生产的过程等等,从而提升 纺织材料的应用性和附加值 基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技 术。利用该技术,可以精确地定位到基因组的某一位点上,在这位点上剪断靶标DNA片段 并插入新的基因片段。此过程既模拟了基因的自然突变,又修改并编辑了原有的基因组,真 正达成了“编辑基因”。 现代基因组编辑技术的基本原理是相同的,即借助特异性DNA双链断裂激活细胞天然 的修复机制,包括非同源末端连接和同源重组修复两条途径。非同源末端连接是一种低保真 度的修复过程,断裂的DNA修复在重连的过程中会发生 碱基随机的插入或丢失,造成移码突变使基因失活,实 现目的基因敲除。如果一个外源性供体基因序列存在 NHE」(非同源末端连接)机制会将其连入双链断裂DSB 位点,从而实现定点的基因敲入 同源重组修复是一种相对高保真度的修复过程,在 个带有同源臂的重组供体存在的情况下,供体中的外 源目的基因会通过同源重组过程完整的整合到靶位点, 不会出现随机的碱基插入或丢失。如果在一个基因两侧同时产生DBS,在一个同源供体存在 的情况下,可以进行原基因的替换 而纺织的基因技术建立在基因工程之上。基因工程是在基因水平上操作并改变生物遗传 的技术,它的核心是重组DNA技术,它包括:体外DNA重组、体内基因操作、基因化学合成 等。基因工程主要用酶做工具,切割DNA,将DNA片段连接到载体(质粒、病毒等),形成 遗传物质的新组合,然后再转移到寄主细胞中扩增和表达 二、技术应用——仿蜘蛛丝 蜘蛛丝不单单具有弹性,也具有相当强度,而且强度大于钢、具有拔水性。通过电子纤 维镜中的观察:蜘蛛所吐出的丝横截面积为圆形,一東丝内含几股丝绞合在一起以提供优异 的强度,另外糖分子还在丝的表面上保持湿润。许 多研究人员正在利用各种不同的方式将这神奇的物 质解码,而利用基因技术开发蜘蛛丝主要有以下4 种方法。 (1)将蜘蛛丝的产丝基因先转移到能在大容器 中生长的细菌上,再通过细菌的发酵得到蛛 丝蛋白,并进一步纺丝得到蛛丝纤维。美国 科学家将蜘蛛丝的基因解码后,移植到细菌,纺织基因技术——以蜘蛛丝为例 朱以健 16301050240 一、技术原理 快速发展的生物技术，像 30 多年以前的计算机技 术一样，对人类生活产生着重大影响。从远古时期的棉、 麻、蚕丝到现代的大豆蛋白纤维、抗菌纤维、蜘蛛丝纤 维，新型纺织材料。如今，主要通过应用高科技生物技 术，如利用基因遗传技术将人体动脉中的角蛋白、蜘蛛 丝蛋白等外源基因导入纤维生产的过程等等，从而提升 纺织材料的应用性和附加值。 基因编辑是指对基因组进行定点修饰的一项新技 术。利用该技术，可以精确地定位到基因组的某一位点上，在这位点上剪断靶标 DNA 片段 并插入新的基因片段。此过程既模拟了基因的自然突变，又修改并编辑了原有的基因组，真 正达成了“编辑基因”。 现代基因组编辑技术的基本原理是相同的，即借助特异性 DNA 双链断裂激活细胞天然 的修复机制，包括非同源末端连接和同源重组修复两条途径。非同源末端连接是一种低保真 度的修复过程，断裂的 DNA 修复在重连的过程中会发生 碱基随机的插入或丢失，造成移码突变使基因失活，实 现目的基因敲除。如果一个外源性供体基因序列存在， NHEJ（非同源末端连接）机制会将其连入双链断裂 DSB 位点，从而实现定点的基因敲入。 同源重组修复是一种相对高保真度的修复过程，在 一个带有同源臂的重组供体存在的情况下，供体中的外 源目的基因会通过同源重组过程完整的整合到靶位点， 不会出现随机的碱基插入或丢失。如果在一个基因两侧同时产生 DBS，在一个同源供体存在 的情况下，可以进行原基因的替换。 而纺织的基因技术建立在基因工程之上。基因工程是在基因水平上操作并改变生物遗传 的技术，它的核心是重组 DNA 技术，它包括：体外 DNA 重组、体内基因操作、基因化学合成 等。基因工程主要用酶做工具，切割 DNA，将 DNA 片段连接到载体（质粒、病毒等），形成 遗传物质的新组合，然后再转移到寄主细胞中扩增和表达。 二、技术应用——仿蜘蛛丝 蜘蛛丝不单单具有弹性，也具有相当强度，而且强度大于钢、具有拔水性。通过电子纤 维镜中的观察：蜘蛛所吐出的丝横截面积为圆形，一束丝内含几股丝绞合在一起以提供优异 的强度，另外糖分子还在丝的表面上保持湿润。许 多研究人员正在利用各种不同的方式将这神奇的物 质解码，而利用基因技术开发蜘蛛丝主要有以下 4 种方法。 （1） 将蜘蛛丝的产丝基因先转移到能在大容器 中生长的细菌上，再通过细菌的发酵得到蛛 丝蛋白，并进一步纺丝得到蛛丝纤维。美国 科学家将蜘蛛丝的基因解码后，移植到细菌