分子生物学技术在动物营养学上的应用研究 摘要：从营养与基因表达调控、基因工程、转基因等三个方面综述了分子生物学技术在动物营养学中应用的最新进展，并对动物营养学的发展前景作了展望。自从发现双螺旋结构以来，分子生物学取得了飞跃性的发展，形成了以基因工程为主要内容的现代分子生物学技术。在生物学、医学等研究中得到广泛的应用，几乎渗透到生命科学的每一个领域，成为研究和揭示生命现象本质和规律的一种重要工具。当前，世界各国都将分子生物学纳入本国科技发展的重点，可以预见，21世纪将是生命科学的世纪，全世界所共同面临的许多重大问题，诸如饥饿与营养、疾病、能源与环境污染等问题的根本解决，在很大程度上将依赖于分子生物学技术的发展和应用，及时全面的了解和掌握分子生物学理论和技术的发展动态及研究热点，将具有重要的意义。 关键词：分子生物学 基因工程 营养学 一、正文 1.引言 分子生物学取得了飞跃性的发展，形成了以基因工程为主要内容的现代分子生物学技术在生物学、医学等研究中得到广泛的应用，就目前来看，我国动物营养学方面的研究工作基本尚处在机体水平。分子水平方面的研究还刚刚起步，尚处于初级阶段。动物机体的生理病理变化，如生长发育、新陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等，就本质而言，都是动物基因的表达调控发生了改变的结果，许多生理现象的彻底阐明，最终需要在基因水平上进行解释，所以动物营养学的各方面研究应与分子生物学技术，尤其是基因工程技术相结合，从分子水平上来解释各种营养素对机体的作用机制、动物机体的生理病理变化等问题，这也是动物营养学今后发展的必然趋势之一。 2.分子生物学在动物营养学的应用 2.1 营养与基因的表达调控 营养与动物基因表达调控的研究已成为当今动物营养学研究的一个热点领域；如何通过改变日粮组成成分来调节体内相关基因的表达，从而使动物体处于最佳生长状况已成为现代动物营养学研究的重点；通过营养对动物基因表达的调控途径及其机制的研究，将为人们如何更加有效地对某些特定有益基因的表达提供理论依据。已有大量证据表明，主要的营养物质如糖、脂肪酸、氨基酸以及一些微量元素（如锌）对动物体内许多基因的表达都有影响。 2.2 微量元素对基因表达的调控 2.2.1锌对基因表达的调控 锌作为动物体的一种必需微量元素，具有增强机体免疫功能、促进细胞增值分化、参与核酸蛋白质代谢、维持细胞周期正常进行等生物学功能。上述作用以前曾被认为主要是由于含锌酶活性的改变以及对细胞信号传导系统产生影响的结果，但近年来的研究表明，事实并不如此，锌主要是通过对基因的转录和表达的影响而产生一系列的生物学效应。研究认为，锌离子是1’2聚合酶的一个重要组成成分，锌对于维持1’2聚合酶的活性具有相当的重要性；另外锌通过影响1’2聚合酶活性及转录因子的作用，能够导致基因转录异常，从而使蛋白质表达也发生变化；还有饲料中锌的含量，可以通过影响金属调节蛋白的转录活性而影响金属硫蛋白基因的表达。 2.2.2其他微量元素对基因表达的调控 镉、铜、汞等元素的增加将显著提高基因的表达量。研究表明高铜将显著提高体内EH基因的表达水平。铁可以通过控制1’2的稳定性和翻译过程，调节铁蛋白的水平。 2.3基因工程技术 所谓基因工程，就是按照人们的意愿在体外获得目的基因，再按预先的设计，在体外将目的基因进行酶切连接，构建成适当的表达裁体，然后导入细菌或动物细胞或机体内，以研究该目的基因的结构与功能、表达的调控机制、或者获得该基因的表达产物。分子生物学技术的核心就是基因工程，而基因克隆和表达是基因工程的核心技术。 2.4抗菌肽基因工程 自从首次从美国惜古比天蚕中成功地分离到两种抗菌肽蚕素后，国内外很多科学家对这一类抗菌肽进行了深入细致的研究，发现在许多昆虫、植物、哺乳动物中均有这样的多肽存在，它们由多个氨基酸残基组成，不同来源的多肽的氨基酸序列具有较强的保守性。其抗菌机制大致如下：抗菌肽作用于细菌的细胞膜，破坏膜的完整性，造成离子通道，最终导致细胞内含物的泄漏。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点，更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用，仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞，在目前不少病原菌对原有抗生素逐步产生耐药性，尤其是肉用动物长期使用抗生素受到严格检查和批评时，对畜禽体内自然产生的抗菌肽功能的了解以及设计一种方法来调节动物体内自然抗菌肽的功能便显得极为重要。[2]其中通过抗菌肽基因的克隆与表达而大量生产抗菌肽是一种较为直接而有效的方法。 2.5转基因技术 转基因技术是指用实验手段，将外源基因导入动物细胞或动物受精卵中，由此稳定整合到动物基因组，并能遗传给子代。目前常用的转基因技术主要有：显微注射法；胚胎多能干细胞虫；精子裁体法；反转录病毒载体法以及电转移技术 等等，其中显微注射法是最常用、最有效的基因导入技术。[1]目前培育成功的转基因动物绝大部分是采用该方法获得的。最早的转基因动物是将疱疹病毒基因与BCDE早期启动子联在一起，用显微注射法导入小鼠受精卵获得的转基因小鼠。 二、结论 综上所述，以基因工程为核心的分子生物学技术应用于动物营养学研究领域，具有很大的潜力，它不仅为动物营养学研究提供了一套全新的技术和方法，而且可在基因水平上解决许多动物机体生理病理变化、营养素的代谢调节机制以及其与机体的相互关系等问题。我们可以设想，基因工程抗菌肽完全可以减少甚至替代抗生素的使用；随着转基因技术的日益完善，各种生长性能优越的动物新品种将层出不穷；用转基因动物来大量生产各种生理活性物质，也将成为现实。无可置疑，21世纪是高新技术畜牧业应用大发展的时期，以基因工程为主导的分子生物学技术将会为我国的畜牧业的发展开辟广阔前景。 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/f2d4362789eb172dec63b7da.html