我們身邊的基因工程

1、我們身邊的基因工程毛春龍、程II摘要:基因工程作為一門理論性與實踐性較強的學(xué)科，其方法與技術(shù)已經(jīng)滲透到 現(xiàn)代生命科學(xué)的各個分支領(lǐng)域，成為生命科學(xué)的一門核心技術(shù)?；蚬こ贪S 多獨特的實驗方法和技術(shù),不僅內(nèi)容豐富，涉及面廣，實用性也強?；蚬こ淌峭?過DNA重組技術(shù)，獲得具有特殊生物遺傳性狀和功能的遺傳工具生物體，基因 工程技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、食品工業(yè)等。本文就基因工程的應(yīng)用現(xiàn)狀綜 合闡述?，F(xiàn)在就讓我們?nèi)チ私怅P(guān)于基因工程的信息，比如：轉(zhuǎn)基因食品、基因 工程藥物、轉(zhuǎn)基因食品五大隱患、基因工程對人類的意義等。關(guān)鍵詞：基因工程、轉(zhuǎn)基因、重組脫氧核糖核酸、DNA、隱患、意義。基因工程技術(shù)是一項極

2、為復(fù)雜的高新生物技術(shù)，它利用現(xiàn)代遺傳學(xué)與分子 生物學(xué)的理論和方法，按照人類所需，用DNA重組技術(shù)對生物基因組的結(jié)構(gòu)和 組成進(jìn)行人為修飾或改造，從而改變生物的結(jié)構(gòu)和功能，使之有效表達(dá)出人類 所需要的蛋白質(zhì)或人類有益的生物性狀?；蚬こ虖恼Q生至今，僅有30年的歷 史，然而，無論是在基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域，還是在生產(chǎn)實際應(yīng)用方面，都已取得 了驚人的成績。首先，基因工程給生命科學(xué)自身的研究帶來了深刻的變化。目前 科學(xué)家已完成了多種細(xì)胞器的基因組全序列測定工作。其次，基因工程具有廣 泛的應(yīng)用價值，能為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)開辟新途徑。調(diào)查內(nèi)容1調(diào)查地點和方法1.1調(diào)查地點：學(xué)校超市和雅安吉選、九龍、誠

3、信、博娟等各大超市，雅安各 大藥店以及網(wǎng)絡(luò)查詢1.2調(diào)查方法：首先，通過上網(wǎng)查詢大概的基因工程產(chǎn)品。然后，去上述的地 點查詢所收到的物品。其次，查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料。最后，總結(jié)歸納。調(diào)查結(jié)果2.基因工*簡介2.1中文名稱：基因工程2.2英文名稱： genetic engineering;gene engineering2.3其他名稱：重組脫氧核糖核酸技術(shù)(recombinant DNA technique)2.4概念基因工程(又稱DNA重組技術(shù)、基因重組技術(shù))，是20世紀(jì)70年代初興 起的技術(shù)科學(xué)，是用人工的方法將目的基因與載體進(jìn)行DNA重組，將DNA重組體 送入受體細(xì)胞，使它在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、

4、轉(zhuǎn)錄、翻譯，獲得目的基因的表達(dá)產(chǎn) 物。這種跨越天然物種屏障，把來自任何生物的基因置于毫無親緣關(guān)系的新的 寄主生物細(xì)胞之中的能力，是基因工程技術(shù)區(qū)別于其他技術(shù)的根本特征。2.5基因工程研究內(nèi)容從復(fù)雜的生物有機體基因組中，經(jīng)過酶切消化或PCR擴增等步驟，分 離出帶有目的基因的DNA片段。在體外，將帶有目的基因的外源DNA片段連接到能夠自我復(fù)制并具有 選擇記號的載體分子上，形成重組DNA分子。重組DNA分子轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)氖荏w細(xì)胞，并與之一起增殖。從大量的細(xì)胞繁殖群體中，篩選出獲得了重組DNA分子的受體細(xì)胞克 隆。從這些篩選出來受體細(xì)胞克隆，提取出已經(jīng)得到擴增的目的基因，供 進(jìn)一步分析研究使用。將目的基

5、因克隆到表達(dá)載體上，導(dǎo)入寄主細(xì)胞，使之在新的遺傳背景 下實現(xiàn)功能表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)。人們對基因工程的認(rèn)識目前，是否該在農(nóng)業(yè)中采用轉(zhuǎn)基因動植物已成為人們爭論的焦點：支持者 認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因的農(nóng)產(chǎn)品更容易生長，也含有更多的營養(yǎng)(甚至藥物)，有助于 減緩世界范圍內(nèi)的饑荒和疾??；而反對者則認(rèn)為，在農(nóng)產(chǎn)品中引入新的基因會 產(chǎn)生副作用，尤其是會破壞環(huán)境。誠然，仍有許多基因的功能及其協(xié)同工作的方式不為人類所知，但想到利 用基因工程可使番茄具有抗癌作用、使鮭魚長得比自然界中的大幾倍、使寵物 不再會引起過敏，許多人便希望也可以對人類基因做類似的修改。畢竟，胚胎 遺傳病篩查、基因修復(fù)和基因工程等技術(shù)不僅可用

6、于治療疾病，也為改變諸如 眼睛的顏色、智力等其他人類特性提供了可能。目前我們還遠(yuǎn)不能設(shè)計定做我 們的后代，但已有借助胚胎遺傳病篩查技術(shù)培育人們需求的身體特性的例子。 比如，運用此技術(shù)，可使患兒的父母生一個和患兒骨髓匹配的孩子，然后再通 過骨髓移植來治愈患兒。基因工程的應(yīng)用4.1、轉(zhuǎn)基因動植物將一種人類所需要的外源基因，導(dǎo)入動物或植物體的細(xì)胞內(nèi)，從而獲得生物性 狀改變的生物技術(shù)。4.1.1、抗除草劑的植物基因工程：目前，已獲得的抗除草劑作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20多種。4.1.2、抗蟲的植物基因工程：目前毒蛋白的基因已被轉(zhuǎn)入煙草、番茄、馬鈴薯、水稻、玉米及棉花等多種植物中。4.1.3

7、、動物轉(zhuǎn)基因育種：目前已取得了顯著的成就，先后培育出轉(zhuǎn)基因豬、 羊、牛和魚等。4.2、生產(chǎn)基因藥物我國已有18種基因工程藥物和疫苗投放市場，并有幾十種新產(chǎn)品處于不同 的研制階段。例如，現(xiàn)在利用基因工程技術(shù)，將人的胰島素基因克隆到大腸桿菌里，通 過大量培養(yǎng)工程菌可以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)人胰島素，它給人使用絕對沒有問題。用 一個10m3的發(fā)酵罐生產(chǎn)一次，所獲得的胰島素就夠一個糖尿病病人使用一 年。這樣生產(chǎn)的胰島素質(zhì)量好，價格低，完全可以滿足所有病人的需要。也不 必養(yǎng)豬消耗大量資源。43、基因診斷:基因診斷又稱DNA診斷或分子診斷，通過分子生物學(xué)和分子遺 傳學(xué)的技術(shù)，直接檢測出分子結(jié)構(gòu)水平和表達(dá)水平是否異常

8、，從而對疾病做出 判斷。4.4、基因治療:基因治療是指由于某種基因缺陷引起的遺傳病通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)而得到糾正。臨床實踐已經(jīng)表明：基因治病已經(jīng)變革了整個醫(yī)學(xué)的預(yù)防和治療 領(lǐng)域。比如白癡病，用健康的基因更換或者矯正患者的有缺損的基因，就有可 能根治這種疾病?，F(xiàn)在已知的人類遺傳病約有4000種，包括單基因缺陷和多基 因的綜合癥。運用基因工程技術(shù)或基因打靶的手段，將病毒的基因殺滅，插入 矯正基因，得以治療、校正和預(yù)防遺傳疾病的目的。目前，基因治療已擴大到 腫瘤、心血管系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等的治療。人類也已成功實現(xiàn)了腎、 心、肝、胰、肺等器官的移植，也有雙器官和多器官的聯(lián)合移植?；蛑委熡袃煞N途徑：一是

9、體細(xì)胞的基因治療，一是生殖細(xì)胞的基因治療。由于生殖細(xì)胞的基因治療操作技術(shù)異常復(fù)雜，又涉及倫理緩行之理充足， 故尚無人涉足?；蚬こ淌?0世紀(jì)生命科學(xué)中最偉大的成績，開辟了生命科學(xué) 的新紀(jì)元。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，基因工程技術(shù)已成為一個巨大的朝陽產(chǎn)業(yè)，它 可以超越動物、植物、微生物之間的界限，創(chuàng)造出新的生物類型?；蚬こ滩粌H在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用廣泛，而且也廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、冶金、環(huán)保、資源、能 源、畜牧漁業(yè)等領(lǐng)域，為人類的豐衣足食和健康長壽提供了持續(xù)的實用價值很 高的產(chǎn)品，發(fā)展前景極為廣闊。4.5、轉(zhuǎn)基因食品:現(xiàn)在，已有好多這樣的牛、綿羊、山羊，可以從它們的奶中 提取出幾種人的基因產(chǎn)物?？垢忻暗奶O果不久

10、的將來會在超市出現(xiàn)，吃了它 們，可抗感冒、防肝炎。把抗病防病的疫苗”基因轉(zhuǎn)”到水果、蔬菜里 去，目前至少已在馬鈴薯和西紅柿中進(jìn)行了研究。應(yīng)用典例一轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)基因大豆的小知識:理：轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是將人工分離和修飾過的基因?qū)氲侥康纳矬w的基因組中，從而達(dá)到改造生物的目的。操作：常用的方法包括顯微注射、基因槍、電破法、脂質(zhì)體等。應(yīng)用:應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)的最大好處是迅速增加產(chǎn)量?；蚬こ逃邢Ｍ辜Z食更有利于人健康、更可預(yù)測收獲、少用合成殺 蟲劑和提高用水的效率。遺傳工程取得的成果稱為轉(zhuǎn)基因”產(chǎn)品，首先 上市的是小宗商品，像上超級市場保鮮番茄和干酪生產(chǎn)中使用的一種細(xì)菌 生產(chǎn)的酶。這種酶以前不得不以牛的胃中

11、提取。轉(zhuǎn)基因技術(shù)終于走出實驗 室和試驗田，進(jìn)入像玉米、大豆和棉花作物的日常耕作。轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因食品如今已經(jīng)在世界上多個國家成了環(huán)境和健康的中心議題。并 且，它還在迅速分裂著大眾的思想陣營：贊同它的人認(rèn)為科技的進(jìn)步能大大提 高我們的生活水平，而畏懼它的人則認(rèn)為科學(xué)的實踐已經(jīng)走得太快”了 轉(zhuǎn) 基因食品，就是指科學(xué)家在實驗室中，把動植物的基因加以改變，再制造出具 備新特征的食品種類。許多人已經(jīng)知道，所有生物的DNA上都寫有遺傳基因， 它們是建構(gòu)和維持生命的化學(xué)信息。通過修改基因，科學(xué)家們就能夠改變一個 有機體的部分或全部特征?；蚬こ趟幬锘蚬こ趟幬锸窍却_定對某種疾病有預(yù)防和治療作用的蛋白質(zhì)，然后

12、將 控制該蛋白質(zhì)合成過程的基因取出來，經(jīng)過一系列基因操作，最后將該基因 放入可以大量生產(chǎn)的受體細(xì)胞中去，這些受體細(xì)胞包括細(xì)菌、酵母菌、動物 或動物細(xì)胞、植物或植物細(xì)胞，在受體細(xì)胞不斷繁殖過程中，大規(guī)模生產(chǎn)具 有預(yù)防和治療這些疾病的蛋白質(zhì)，即基因疫苗或藥物。 在醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)中應(yīng) 用正逐步推廣。7.1舉例1乙肝疫苗以乙型病毒性肝炎（以下簡稱乙肝）疫苗為例，像其他蛋白質(zhì)一樣，乙 肝抗原表面（HBSAg）的產(chǎn)生也受DNA調(diào)控。利用基因剪切技術(shù)，用一種 基因剪刀將調(diào)控HBSAg的那段DNA剪裁下來，裝到一個表達(dá)載體中，所謂 表達(dá)載體，是因為它可以把這段DNA的功能發(fā)揮出來；再把這種表達(dá)載體轉(zhuǎn) 移到受體細(xì)

13、胞內(nèi)，如大腸桿菌或酵母菌等；最后再通過這些大腸桿菌或酵母 菌的快速繁殖，生產(chǎn)出大量我們所需要的HBSAg （乙肝疫苗）。7.2舉例2干擾素當(dāng)人或動物受到某種病毒感染時，體內(nèi)會產(chǎn)生一種物質(zhì)，它會阻止或干 擾人體再次受到病毒感染，故人們把此種物質(zhì)稱為干擾素（Interfere,簡稱 IFN），是1957年英國科學(xué)家多薩克斯（Lossaacs）和林德曼（Lindenmann）在研究流感病毒干擾現(xiàn)象時發(fā)現(xiàn)的。干擾素具有廣譜抗病 毒的效能，是一種治療乙肝的有效藥物，國際上批準(zhǔn)治療丙型病毒性肝炎的 藥物只有它。但是，通常情況下人體內(nèi)干擾素基因處于睡眠狀態(tài)，因而血 中一般測不到干擾素。只有在發(fā)生病毒感染或受

14、到干擾素誘導(dǎo)物的誘導(dǎo)時， 人體內(nèi)的干擾素基因才會蘇醒，開始產(chǎn)生干擾素，但其數(shù)量微乎其微。即 使經(jīng)過誘導(dǎo)，從人血中提取1mg干擾素，需要人血8000ml，其成本高得驚 人。據(jù)計算：要獲取1磅（ 453g）純干擾素，其成本高達(dá)200億美元。使大 多數(shù)病人沒有使用干擾素的能力。1980年后，干擾素與乙肝疫苗一樣，采用 基因工程進(jìn)行生產(chǎn)，其基本原理及操作流程與乙肝疫苗十分類似。現(xiàn)在要獲 取1磅（ 453g ）純干擾素，其成本不到1億美元?；蚬こ躺a(chǎn)出來的大量 干擾素，是基因工程藥物對人類的又一重大貢獻(xiàn)。隨著基因工程技術(shù)的進(jìn)展，基因工程藥物正在不斷增加，創(chuàng)造了可以長 期獲取更大利潤的商機。轉(zhuǎn)基因食品六

15、大隱首先，毒性問題。一些研究學(xué)者認(rèn)為，對于基因的人工提煉和添加，可能 在達(dá)到某些人們想達(dá)到的效果的同時，也增加和積聚了食物中原有的微量 毒素。其次，過敏反應(yīng)問題。對于一種食物過敏的人有時還會對一種以前他們不 過敏的食物產(chǎn)生過敏，比如：科學(xué)家將玉米的某一段基因加入到核桃、小 麥和貝類動物的基因中，蛋白質(zhì)也隨基因加了進(jìn)去，那么，以前吃玉米過 敏的人就可能對這些核桃、小麥和貝類食品過敏。第三，營養(yǎng)問題?？茖W(xué)家們認(rèn)為外來基因會以一種人們目前還不甚了解的 方式破壞食物中的營養(yǎng)成分。第四，對抗生素的抵抗作用。當(dāng)科學(xué)家把一個外來基因加入到植物或細(xì)菌 中去，這個基因會與別的基因連接在一起。人們在服用了這種改良

16、食物 后，食物會在人體內(nèi)將抗藥性基因傳給致病的細(xì)菌，使人體產(chǎn)生抗藥性。第五，對環(huán)境的威脅。在許多基因改良品種中包含有從桿菌中提取出來的 細(xì)菌基因，這種基因會產(chǎn)生一種對昆蟲和害蟲有毒的蛋白質(zhì)。在一次實驗 室研究中，一種蝴蝶的幼蟲在吃了含桿菌基因的馬利筋屬植物的花粉之 后，產(chǎn)生了死亡或不正常發(fā)育的現(xiàn)象，這引起了生態(tài)學(xué)家們的另一種擔(dān) 心，那些不在改良范圍之內(nèi)的其它物種有可能成為改良物種的受害者。最后，生物學(xué)家們擔(dān)心為了培養(yǎng)一些更具優(yōu)良特性，比如說具有更強的抗 病蟲害能力和抗旱能力等，而對農(nóng)作物進(jìn)行的改良，其特性很可能會通過 花粉等媒介傳播給野生物種。基因工程對人類的意義基因工程克服了固有的生物種間的

17、限制，擴大和帶來了定向創(chuàng)造新生物的 可能。這是基因工程的最大的特點。此外，基因工程還已經(jīng)深入到細(xì)胞水平、 亞細(xì)胞水平，特別是基因水平來改造生物的本性，同時大大的擴大了育種的范 圍，打破了物種之間雜交的障礙，加快了育種的進(jìn)程。當(dāng)人類社會所面臨的人口的增加、食品的缺乏、資源的匱乏、環(huán)境污染的 加劇、疑難病的診斷和治療等重大問題，都在不同程度上依賴于生物技術(shù)的發(fā) 展和應(yīng)用加以解決。當(dāng)今以基因工程為核心的生物技術(shù)已成為世界高技術(shù)浪潮 的重要組成部分。這是一場正在蓬勃發(fā)展的高技術(shù)革命，不僅推動這場革命的 進(jìn)程，而且正以前所未有的進(jìn)行技術(shù)沖擊著人們的原有觀念。中國政府對基因食品的態(tài)度全國政協(xié)委員、中國科協(xié)副主席、 兩院院士石元春說，從技術(shù)層面來 講，基因技術(shù)是中性的，對人體不存在利弊的問題。但由于轉(zhuǎn)基因食品是把一 種外源的基因轉(zhuǎn)移到生物體中，因此可能存在潛在的危險，因此需加強監(jiān)管和 審