试述基因及基因工程技术与人类生存与发展之间的关系

试述基因及基因工程技术与人类生存与发展之间的关系
学院：物理科学与工程技术学院姓名：学号：
摘要：
科学界预言，21世纪是一个基因工程世纪。

基因工程是在分子水平对生物遗传作人为干预，要认识它，我们先从生物工程谈起：生物工程又称生物技术，是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术，利用活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工，提供大量有用产品的综合性工程技术。

生物工程的基础是现代生命科学、技术科学和信息科学。

生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品，例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料，还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等社会服务。

这对我们人类社会一切生物的生存与发展将会带来巨大的影响。

关键字：基因工程，转基因，安全性，人类健康。

1 基因工程
1.1 定义
基因工程（genetic engineering;gene engineering）又名重组脱氧核糖核酸技术(recombinant DNA technique) ，狭义的基因工程仅指用体外重组DNA技术去获得新的重组基因；广义的基因工程则指按人们意愿设计，通过改造基因或基因组而改变生物的遗传特性。

如用重组DNA技术，将外源基因转入大肠杆菌中表达，使大肠杆菌能够生产人所需要的产品；将外源基因转入动物，构建具有新遗传特性的转基因动物；用基因敲除手段，获得有遗传缺陷的动物等。

1.2 发展
1866年，奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律；1868年，瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。

酸性部分就是后来的所谓的DNA；1882年，德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体，也就是后来的染色体；1944年，美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料，而不是蛋白质；1953年，美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结果，奠下了基因工程的基础；1980年，第一只经过基因改造的老鼠诞生；1996年，第一只克隆羊诞生；1999年，美国科学家破解了人类第22组基因排序列图；未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药。

2 基因工程应用
2.1 农牧业、食品工业
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。

2.1.1转基因鱼
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼（中国）。

2.1.2.转基因牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷）。

2.1.3转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
2.1.4转鱼抗寒基因的番茄
2.1.5转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
2.1.6不会引起过敏的转基因大豆
2.1.7超级动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
2.1.8特殊动物
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
2.1.9抗虫棉
苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫，把这部分基因导入棉花的离体细胞中，再组织培养就可获得抗虫棉。

2.2 环境保护
2.2.1基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。

2.2.2利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。

2.2.3基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。

（通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。

有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。

）
2.3医学
基因作为机体内的遗传单位，不仅可以决定我们的相貌、高矮，而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。

某些缺陷基因可能会遗传给后代，有些则不能。

基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病，目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。

2.3.1基因工程药品的生产：
许多药品的生产是从生物组织中提取的。

受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。

微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。

若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。

2.3.1.1基因工程胰岛素
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg 胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。

将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!
2.3.1.2基因工程干扰素
干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。

基因工程人干扰素α-2b（安达芬）是我国第一个全国产化基因工程人干扰素α-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。

2.3.1.3其它基因工程药物
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。

2.3.2基因诊断与基因治疗
基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。

基本方法是：基因置换、基因修复、基因增补和基因失活等。

运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而
且迅速。

通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。

但基因治疗技术尚未成熟，未成熟的关键问题在于：①如何选择有效的治疗基因；②如何构建安全载体，病毒载体效率较高，但却有潜在的危险性；③如何定向导入靶细胞，并获得高表达。

3基因工程的安全性
关于转基因生物的安全性，目前仍没有科学性共识。

尽管如此，基因工程农作物已被大规模投放，生物医学应用也日益增加。

转基因生物还被投入工业使用和环境恢复,而公众对此却知之甚少。

最近几年，越来越多的证据证明存在生态、健康危害和风险,对农民也有不利影响。

3.1基因工程细菌影响土壤生物，导致植物死亡
1999出版的研究资料例举了基因工程微生物释放到环境中将如何导致广泛的生态破环。

当把克氏杆菌的基因工程菌株与砂土和小麦作物加入微观体中时,喂食线虫类生物的细菌和真菌数量明显增加，导致植物死亡。

而加入亲本非基因工程菌株时,仅有喂食线虫类生物的细菌数量增加，而植物不会死亡。

没有植物而将任何一种菌株引入土壤都不会改变线虫类群落。

克氏杆菌是一种能使乳糖发酵的常见土壤细菌。

基因工程细菌被制造用来在发酵桶中产生使农业废物转换为乙醇的增强乙醇浓缩物。

发酵残留物,包括基因工程细菌亦可于土壤改良。

研究证明，一些土壤生态系统中的基因工程细菌在某些条件下可长期存活,时间之长足以刺激土壤生物产生变化，影响植物生长和营养循环进程。

虽然目前仍不清楚此类就地观测的程度，但是基因工程细菌引起植物死亡的发现也说明如果使用此种土壤改良有杀伤农作物的可能。

3.2 对人类健康的影响
很多经基因改造的农作物、动物经过加工成为食品，虽然基因工程技术可大大提高食品的产量和质量，但也可能引起食品成分非预期的改变，对食用者的健康产生潜在的危害。

这体现在：是否套合有新的过教原，抗昆虫农作物是否含有残留的抗昆虫内毒素，抗除草剂农作物是否最终导致除草剂用量增加，引起除草剂在食品中残留。

抗病毒农作物中合有的病毒外壳蛋白基因是否会对人体造成危害，如果致病力强的基因改造微生物从试验室逸出并扩散。

由于人类对这些新的徽生物无免疫力。

是否可能会造成疾病流行。

3.3转基因食物安全性实验
1999年，美国康耐尔大学的研究者John Losey也在英国《自然》杂志上发表报告，用涂有转Bt基因玉米花粉的叶片喂养斑蝶，导致44%的幼虫死亡.2007年，在奥地利政府的资助下，泽特克教授及其研究小组对孟都山公司研发的“转基因玉米NK603（抗除草剂）和转基因玉米MON810（Bt抗虫）的杂交品种”进行了实验。

他先选取一组小鼠作为对照组，这组小鼠从出生到死亡所食用的饲料都不含有任何转基因作物。

然后，再选取三组小鼠，这三组小鼠所食用的饲料都含有33%的转基因杂交玉米。

对于食用转基因玉米的小鼠，对其观察4代，研究转基因作物对其繁殖能力的影响。

在经过长达20周的观察之后，泽特克发现，与食用不含转基因饲料的小鼠相比，食用转基因玉米的小鼠，其第3窝（代）小鼠和第4窝（代）小鼠的数量有了减少。

也就是说转基因产品影响了小鼠的生殖能力。

参考文献：
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