基因工程的利与弊.doc

基因工程的利与弊基因工程的原理: 基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。操作方法是:将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的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后，把它与作为载体的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，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 例如:将大鼠的生长激素基因导入小鼠受精卵.首先在大鼠的体细胞中提取染色体,分离目标基因.用限制性核酸内切酶处理载体,再将载体与基因片段连接(这里用到DNA连接酶)。 通过显微注射的方法将这些重组基因注入小鼠的受精卵内,最后让这些受精卵生长发育。结果小鼠生出几只带有大鼠生长激素基因的小鼠，这些小鼠的生长速度非常快，其个体是同窝其他小鼠的1.8倍，成为“巨型小鼠”。基因工程中的载体常选取大肠杆菌的环状DNA，用到的工具酶有限制性内切酶、DNA连接酶，其次还得用到DNA聚合酶。限制性核酸内切酶，用来切割目的基因和载体，主要是2型酶；DNA连接酶，用来连接目的基因和载体，有两类，连接平末端的和粘性末端的，若末端不相同连不起来的话，还得用DNA聚合酶来加片段，如加CCC-和GGG-，再用连接平末端的连接酶来连接。 将目的基因导入受体细胞的方法有：植物常用的是农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物和裸子植物的受伤部位。农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中，并且可以通过减数分裂稳定的遗传给后代。基因枪法基本原理是通过动力系统将带有基因的金属颗粒（金粒或钨粒），将DNA吸附在表面，以一定的速度射进植物细胞，从而实现稳定转化的目的。花粉管通道法则是在授粉后向子房注射合目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。 动物则是利用显微注射，或者灭活的病毒转导。显微注射相信大家已经在上面的例子中已经有所了解。灭活的病毒一般可以用于动物细胞的融合，在细胞分裂的一定阶段利用灭活的病毒将不同源的动物细胞进行融合，从而实现基因重组的目的。 基因工程的应用领域：基因工程主要有三大领域的应用,分别是遗传育种、疾病治疗、环境保护。一、 基因工程与遗传育种。1、 转基因植物。传统的育种方法有杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种。与传统的育种方法相比，基因工程育种的优势在于目的性强，育种周期短，克服远缘杂交不亲和障碍。我们所熟知的转基因植物有抗虫转基因植物，如转基因抗棉铃虫品种。抗病转基因植物，如抗病毒转基因甜椒。其他抗逆转基因植物，如转鱼抗寒基因的番茄。利用转基因改良植物的品性，如矮杆抗倒伏小麦。利用转基因提高农作物产量，如转基因大豆。2、 转基因动物。提高动物的生长速度，如将人的生长激素基因注射到小白鼠的受精卵中，得到超级小鼠。用于改良蓄产品品质，如乳汁中含有人生长激素的转基因牛。用于提高抗病能力，如将正常人的免疫基因转到到免疫缺陷病人的体内表达，以治疗免疫缺陷病。用于生产药用蛋白，如利用转基因大肠杆菌生产胰岛素。用转基因动物做器官移植供体，如诱导人的细胞向人的耳朵方向发育，在将这些细胞放在小白鼠身上培养成人的外耳廓。二、 基因工程与疾病治疗。1.基因工程药物。许多药物的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制，产量十分有限，价格更是昂贵。利用基因工程技术就能很好的解决这一问题。微生物生长繁殖迅速，容易控制，适用于大规模的工业生产，将生物合成相应药物的基因导入微生物细胞内表达，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低成本，让广大群众能看得起病。例如：传统的生产胰岛素、干扰素的方法是直接从生物组织、细胞或血液中提取。产量小，方法复杂，难以大规模生产。现在用基因工程制造“工程菌”，可以高质量、低沉本、大量的生产胰岛素干扰素。基因工程药物在疾病防御方面也起到了极大的作用，如利用基因工程生产乙肝病毒疫苗。基因工程药物除了可以从转基因细菌途径获得,还可以从转基因动物身上获得.如利用转基因奶牛生产生长激素.这些生长激素蕴藏在奶牛的乳汁里,我们只需挤出乳汁即可.2.基因诊断和基因治疗.基因诊断也称为DNA诊断或基因探针技术,即在DNA水平分析检测某一基因,从而对特定的疾病进行诊断.基因探针的制备要用放射性同位素(如P)、荧光分子等标记DNA分子。然后利用DNA分子杂交原理，同源的DNA则会相结合。例如：病毒性肝炎分为很多种，甲肝、乙肝、丙肝等。我们提取不同病毒的基因，制作成基因探针，然后从病人身上提取病毒的基因，与各类探针混合。相应的病毒基因就会和相应的探针相结合，这样我们就能快速的检验是哪种类型的肝炎。基因治疗，一般是向目标细胞引入正常功能基因，以纠正或补偿基因的缺陷。包括体外基因治疗和体内基因治疗。例：治疗腺苷酸脱氢酶基因缺陷造成的重度免疫缺陷。三、 基因工程与环境保护。如：利用基因工程培育“超级细菌”分解石油。用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中的DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。生产基因工程聚羟基烷脂，用于制造生物可降解塑料。 基因工程可能对人类社会造成的诸多影响：基因工程是把双刃剑，在给人类带来众多福利的同时也带来了许多显性的以及潜在的危害。基因工程对人类有利方面在上文中已经详细的阐述过，这里我们着重了解基因工程的负面影响。国内外学者对转基因技术的负面影响作了大量研究，出现了许多相关报道，如英国的权威科学杂志自然刊登了美国康奈尔大学副教授约翰罗西的一篇论文，可推测BT转基因玉米花粉中含有毒素，引起世界震惊。另据报道，英国伦理和毒性中心的实验报告说，与一般大豆相比，耐除草剂的转基因大豆中，防癌的成分异黄酮减少了。与普通大豆相比，两种转基因大豆中的异黄酮成分减少了1214。1.可能危害有益昆虫类群大量转基因农作物转入了Bt毒蛋白基因作为其抗虫的外源基因，虽然其表达产物Bt毒蛋白对人类无害，但若是以农作物为食的害虫消失殆尽，以这些害虫为食的益虫也将遭受灭顶之灾了。长期大面积种植这种作物可能会对有益昆虫类群造成难以挽回的危害，一旦这种现象发生，不仅会对农业造成危害，也将是对生态环境的沉重打击。2.可能导致土壤肥力下降和化肥的滥用大量种植以抗杂草基因作为外源基因的转基因作物，要是田间无杂草的生长枯萎腐烂,长此以往会使土壤中自然的腐殖质逐渐消耗殆尽，使土壤本身的肥力下降，为了保证产量，农民不得不大量使用化肥，从而导致土壤结构的改变，土质的恶化以及环境（主要是水）的污染。3.转基因食品的其他安全性问题食用转基因食物，有可能被转基因DNA侵入人体细胞，产生病原病毒。同时，转基因DNA有可能插入人体细胞的基因组，由于插入位点的随机性，可能造成有害和致死效应，包括癌症。基因多样性是最难控制的，转基因技术是否对人类所处的生态环境，食物链等形成间接的影响也确实应该引起人们的注意。从营养成分的基因改良角度考虑,转基因食品的氨基酸、碳水化合物、脂肪以及其它微量成分的种类及构成高分子物质的排列顺序有所变化，天然毒素的含量也可