现代生物科学之基因技术
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技
术
姓名：贾美林
学号： 1167106336
学院：信息工程学院
专业： 11级自动化3班
联系方式：182********
日期：2013/12/22
现代生物科学之基因技术
影响的一场革命。它在基因制药、基因诊断、基因治疗等技术方面所取得的革命性成果，将极大地改变人类生命和生活的面貌。同时，基因技术所带来的商业价值无可估量，从事此类技术研究和开发企业的发展前景无疑十分广阔。基因由人体细胞核内的DNA（脱氧核糖核酸）组成，变幻莫测的基因排序决定了人类的遗传变异特性。人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图，或化学中的元素周期表；也有科学家把基因组图谱比作字典。但不论是从哪个角度去阐释，破解人类自身基因密码，以促进人类健康、预防疾病、延长寿命，其应用前景都是极其美好的。基因技术的迅猛发展，对解决人类面临的粮食、健康等重大问题开辟广阔前景，相应的引起一系列社会问题，有些对现有的伦理和法律都产生了巨大冲击。基因技术可能存在潜在危害，但过多的怀疑也没有必要。本文主要论述基因技术利于弊，消除人们对基因技术恐惧与悲观情绪。
关键字：基因技术安全性转基因生物发展前景
Abstract：Gene technology opened up broad prospects to solve the problems of human race, such as food, health and other major problem. However , rapid development of gene technology cause a series of social problems, some of them have a huge impact on moral and law. Gene technology might potentially harm, but there is no need to have too much doubt. This paper mainly discusses the advantages and disadvantages of genes technology, and eliminate the people fear and negative emotions toward genetic technology. Lee LingHui, a female college students born in 1992.
Key word：genetic technology safety transgenic organism development prospect
综述
现代生物技术作为一种综合了生命科学与多种现代科学理论与研究手段的高新技术，已经深入新药研究和开发的各个领域，为新药的顺利研制和发展开辟了广阔的前景。生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术包括酿造、酶的使用、抗菌素发酵、味精和氨基酸工业等，被广泛应用于生产多种食品如面包、奶酪、啤酒、葡萄酒以及酱油、米酒和发酵制品它和新的生物技术之间既有联系，又有质的区别。现代生物技术是20世纪70年代初在分子生物学、生物化学、生化工程、微生物学、细胞生物学和电子计算机技术基础上形成的综合性技术。现代生物技术的诞
发现，经历了经典的细胞生物学、分子生物学和现代的分子细胞生物学几个阶段。而基因工程是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是使该基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。即采用人为方法，将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割，将它与作为载体的 DNA 分子连接起来,然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。
其实就像所有的科学技术一样，基因技术也是一把“双刃剑”。
[1] 合理运用时，它会帮助我们解决许多生物学和医学方面的问
题，如基因治疗可以帮助我们治愈现代医学束手无策的疾病；但
运用不合理时，同样会面临一些无法想象的风险，如与显存法律道德冲突，基因信息的泄露所造成的侵犯隐私权和基因歧视等。 基因技术的优点
进入 21 世纪后，以基因为核心的生物技术的研究与应用成为生物科学的主流,人们逐渐地意识到基因工程给人类带来的好处。由于基因工程是在分子水平上进行操作，最终是为了创造出人们所需要的新品种，因而它可以突破物种间的遗传障碍，大跨度的超越物种间的不亲和性。比如在基因工程中最常使用的大肠杆菌，它是一种原核生物，但它却能大量表达来自于人类的某些基因。例如各种人的多肽生长因子基因就可用大肠杆菌来生产。如果用常规的育种技术来做同一项工作，那么成功的机会应为零。因此，科学家们可以利用基因工程实现人类的各种物种改良的愿望。因为现在生活在地球上的各种生物都是经过长期的生物进化演变而来，虽然不能说它们都很能适应现在的生态环境，但至少可以说它们基本上都能适应当前的生态环境。这也就是说，每种生物体内或细胞内都处于精巧的调节控制和平衡之中。当用基因工程方法引入一段外源基因片段后，原有的平衡可能被打破，有可能导致细胞内的生物学功能发生紊乱，最后有可能导致细胞生长缓慢乃至细胞死亡。很显然，开展基因工程研究的目的既要使细胞象往常一样正常生长，又要使细胞产生甚至大量产生人类所需要的外源基因表达产物。本文仅介绍基因工程在食品和农业方面的应用与发展前景。
（一）基因工程技术在农业中的应用
为解决长期困扰人类发展的粮食危机、资源短缺、环境恶化、效益衰退等诸多难题，大量生物技术逐渐应用于农业生产并发挥越来越重要的作用，如基因工程、组织培养、细胞工程等技术[3-4]。
利用转基因技术，可改变传统花卉的种类、颜色、品质，并能创造新奇的变异品种，培育出自然界前所未有的新品种，由此为人类提供独特的观赏享受。而且将植物基因工程应用于农业中，得到了稳产高产农作物。目前，转基因技术也已成功地创造了高产的玉米、小麦、蔬菜等[5]。利用分子生物学的杂交和遗传育种。
我国经过 3 个“五年计划”，特别是“863”计划项目的开展与实施，在转基因植物研究领域取得突破性进展，培育出大量转基因品种并应用于农业生产。据中国农业生物技术协会统计，至1996年底，我国正在研究的转基因植物达47种，涉及各类基因103个[6]。目前，我国已有6种转基因植物经批准进行商品化生产并大面积推广，如中国农业大学的转基因耐贮存番茄，北京大学的转查尔酮合成酶基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄，中国农业科学院的抗虫棉花[7]。
科学家发现了一种与合成脯氨酸有关的基因，将其转入固氮菌后，后者获得了即固氮又抗盐的能力，从而有助于植物的生长。植物光合作用效率的高低决定了其产量的多少，英国剑桥的植物育种所研究了如何转移叶绿体基因，将其中的高光效基因转移到另一种品种中去，以增强其光
和效率，从而能产生更多的粮食。根瘤菌可帮助豆科植物固定、吸收和利用空气中游离的氮，科学家们曾把肺炎克氏杆菌的孤单基因转入大肠杆菌，是大肠杆菌也能直接利用空气中的氮。日本已成功将固氮基因转入到水稻根系微生物中，这种微生物可向水稻提供1/5的需氮量，因而可减少氮肥的使用量。
应用基因工程技术还可以使粮食中的蛋白质含量提高。美国威斯康星大学的研究人员从菜豆中提取了储藏蛋白质基因，并将其转移到向日葵中后，表达了该基因美国明尼苏达大学也进行了类似的研究，他们把玉米醇溶蛋白基因转移到了向日葵根部的细胞中。这些实验取得的进展都表明了通过改良作物品种来增加粮食作物的良好前景。
除草剂在农业中的使用较为广泛，但对农作物的产量有很大的影响。美国的研究者利用基因工程技术从能杀死杂草的真菌中分离出毒素，将此毒素喷在大豆田中，可以杀死杂草而不伤害其作物。
日本科学家将菠菜基因提取出来后转入猪，以求改善猪肉的脂肪酸组成。该项目的实施，证实了植物的基因可以在动物体内得到正常表达。实验中，从菠菜的根上将控制产生饱和脂肪酸———亚油酸酶（FAD2）的基因提取出来，置入猪的受精卵，由其发育成的猪，猪肉的不饱和脂肪酸增加了约20％，使脂肪酸的组成得到了改善。转入的基因已在3个世代间稳步遗传，产了约20头转基因猪崽，所有转基因猪的健康状况良好。
（二）基因工程技术在食品中的应用
在基因克隆技术建立之前，育种学家通过常规育种杂交等方法把某一植物中的优良性状的基因导入到所选用的作物品种中去，培养出许多优质高产的作物品种。现在随着生物技术的发展，科学家能够获得许多能用于改良作物品质的基因，例如控制蛋白质含量、抗逆抗病基因，将其连接到一个载体上，然后用含有目的基因的载体将基因转到植物的细胞中去，再通过细胞培养等培育出转基因植株。含有目的基因植株所生产出来的食品就是转基因食品。
食品碳水化合物类食品方面利用基因工程来调节淀粉合成过程中特定酶的含量或几种酶之间的比例，从而达到增加淀粉含量或获得独特性质、品质优良的新型淀粉。例如：通过反义基因抑制淀粉分枝酶可获得完全只含有直链淀粉的转基因马铃薯。这样油炸后的产品更具有马铃薯的风味，更好的构质，较低的吸油量和较少的油味.
食品中动植物蛋白由于其含量不高或比例不恰当，可能导致蛋白营养不良。采用转基因的方法，生产具有合理营养价值的食品，让人们只需吃较少的食品，就可以满足营养需求。例如，豆类植物中蛋氨酸的含量很低，但赖氨酸的含量很高；而谷类作物中的对应氨基酸含量正好相反，通过基因工程技术，可将谷类植物慕冈导入豆类植物，开发蛋氨酸含量高的转基因人豆。
食品工业如酒类、酱油、酱类、食醋、乳酸菌饮料等发展，关键是在于是否有优良的微生物菌种，应用基因工程、细胞融合及传统微生物突变育种技术从事发酵菌种的改良研究已为数不
少。例如：乳酸菌(Lactic Acid Bacteria)属于革兰氏阳性细菌,常被用于食品发酵加工上,不但富含营养且具整肠、降低胆固醇、低热量等优点，还能使发酵后的产品更具有特殊的风味及质感。Rugter等人将噬菌体中US3的LytHa基因和nisA启动子连接后,转形至https://www.360docs.net/doc/2615130587.html,cbiS9得到一株安定的转性株。当乳链菌肽(nisin)加入后,就会启动nisA启动子,使之产生溶菌酶LytA及holin蛋白质LytH。LytH会使细胞形成孔洞，而LytA由这些孔洞渗透出来后即可进行使细胞壁分解的功能。最后导致细胞壁快速有效的分解。将此基因与风味剂形成的基因(如肽酶、脂酶及氨基酸转化酶)合用，在食品工业应用上具有很大的吸引力，其商业化指日可待。
基因工程在食品工业中的应用使食品原料的来源更丰富，食品营养更丰富，更有利于健康，更方便，也能解决世界面临的粮食短缺、能源危机、环境保护等问题，因此基因工程被世界各国看作是二十一世纪经济和科技发展的关键技术。虽然现在转基因食品还没有被人们普遍接受，人们担心转基因食品会对人类健康带来危害，但转基因食品确实有多方面的好处，只要科学层面上控制好，做好检测，相信转基因食品将来也会造福人类。今后，基因工程也将更多地应用于食品工业中，使食品工业展现出崭新面貌。
由长远的发展角度来看，基因工程技术作为一项新兴的生物技术，其发展趋势不可阻挡。因为人们寄托于基因工程来减轻土地可耕面积减小、食品安全、粮食供应等有关人类可持续发展给人类带来的压力。但科学技术是把双刃剑的理论同样适合转基因
食品。为此，我们应该适当借鉴国外经验，建立一套既符合中国国情，又与国际接轨，且科学合理的基因安全评价和监控体系，为保护国人的健康，也为日后我国转基因食品走向世界奠定基础。
基因技术的缺点
正如前面所说，基因工程是一把“双刃剑”。它给人类带来好处的同时，也会给人来带来潜在的危害。这使人们担心与恐惧。
转基因作物对生态环境可能有潜在风险。耕地上栽种那些实验室里培育出来的转基因植物可能会对生态环境造成许多负面影响, 转基因植物对非目标生物可能造成危害, 转基因植物通过基因漂变对其它物种也可能产生有害影响。人们的主要担忧的主要由以下几种生态问题：基因及其产物的残留对环境的影响、目标生命体对药物产生耐受性、是否生成超级杂草、营养价值下降、生物多样性下降等
转基因食品里的新基因也有可能对消费者造成健康威胁, 因为转基因植物是在传统植物接受了动物、植物、微生物的基因的基础上形成的, 所以很可能对人类健康产
生影响。人们正在关注这样一些问题: 毒性问题、过敏反应问题、对抗生素的抵抗作用问题、营养问题等。
基因技术也引起一系列社会问题，有些对现有的伦理和法律都产生了巨大冲击。比如轰动一时的克隆争议、侵犯隐私权和基因歧视等。
3.1 基因歧视
人类基因组计划的全面完成是科学发展史上里程碑式
的事件。它不仅通过揭示人类生命活动的遗传学基础而带动整个生命科学的发展，而且将推动工业、农业、环保等产业的发展。然而，它也会引起一系列新的法律与伦理问题。随着研究的深入，直接检测个人是否具有特定基因缺陷及检测基因变化情况的“基因检测”和“基因检测技术”也
逐步发展起来。
“基因检测”和“基因检测技术”特征基本相同，都是利用“基因探针”或“基因标记”查找被检测者是否具有某种与疾
病有关的基因缺陷。在西方，基因检测已应用到临床领域。据加拿大安大略省的统计，该省每700个居民中就有1个接受过“基因检测”。目前国际上使用的“基因芯片”，可以通过一种特殊的方法把碱基序列的“基因探针”[1]，有序地固化在1cm的玻璃或硅片上，这样就可以一次大量地对基因信息进行低成本的快速检测分析，快速推动“基因检测”在临床上的应用。但这也意味着随着越来越多的“致病基因”被发现，一个人的基因检测结果一旦被揭示具有“基因倾向性”，很有可能使他人因此改变对这个人的看法，形成以此基因状况为基础的“区别对待”，对这部分人的生活会造成很大的影响。我国医疗事业尚处发展阶段，很多人对基因检测闻所未闻，对基因歧视似乎就更难以理解，但随着科学技术的发展和国人对自己身体的重视，基因检测技术会与我们越来越近，发生基因歧视的可能性会越来越大。
基于以上分析，原因在于，随着我国基因检则技术的提高与普及，在中国这样一个贫富分化日趋严重的国家，如果立法上掌握不好这个标准的话，将造成很多负面影响。3.2 食品安全争议
随着转基因技术的发展, 转基因食品的安全性越来越
受到人们的关注。转基因食品与传统食品相比，区别在于：首先它含有利用转基因技术导入的外源基因；其次可能存在外源基因在受体内的表达产物。由于这两种成分的不确定性以及由此引起的次级效应，对人类健康可能有潜在的危害。目前人们对转基因食品生物的担忧基本上可以归纳为3类：(1)转基因食品里加入的新基因无意中对消费者造成的健康危害；(2)转基因作物中的新基因对食物链其他环节无意中造成的不良后果；(3)人为强化转基因作物的生存竞争性，对自然界生物多样性的影响。其中人们最为担心的是转基因食品对人体健康是否安全,转基因食品与
常规食品比较有无不安全的成分。这就需要对其主要营养成分、微量营养成分、抗营养因子的变化、有无毒性物质、有无过敏性蛋白以及转入基因的稳定性和插入突变进行检测。
有关基因工程的安全性问题，农业部2002年1月5日颁发的《农业转基因生物安全评价管理方法》、《农业转基因生物进口安全管理办法》、《农业转基因生物标识管理办法》三个配套规章。我国对农业转基因生物标识管理，自2002年3月20日起施行。第一批列入标识目录的农业转基因
生物是：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕、玉米
种子、玉米、玉米油、玉米粉、油菜种子、油菜籽、油菜
籽油、油菜籽粕、棉花种子、番茄种子、鲜番茄、番茄酱等。凡是列入标识管理目录并用于销售的农业转基因生物
必须进行标识，未标识和不按规定标识的不得进口和销售。 小结
生物技术是一个基础性与前沿性结合的新型专业，具有广阔的发展空间。然而，任何科学技术都不应该滥用, 但也不能扼杀能给人类和社会创造巨大财富的技术成果，比如说诺贝尔发明的炸弹在战场上的应用给人类带来了巨大灾难，然而炸弹在修路、开矿等领域广泛作用，并其中。在应用转基因工程技术中, 人类应该像对待其它科学技术一样, 扬长避短, 全面、理性地看问题, 把握尺度, 使转基因工程更加健康地发展, 造福全人类。
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[9]《基因工程-李立家》肖庚富科学出版社
[10]《我国建立转基因棉花工厂化技术体系》-人民日报
（2004-09-21）蒋建科.