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1、基因工程随随堂作业题 目：转基因技技术应用及及转基因产产品安全性性研究进展展 院（系）：专业：班级：姓名：学号：成绩：完成日期：年 月月 日转基因技术术应用及转转基因产品品安全性研研究进展自20世纪纪80年代以以来,转基因技技术产业蓬蓬勃发展,为人类解解决人口膨膨胀、食物物缺乏、能能源匮乏、品品种改良、疾疾病防治和和环境污染染等问题带带来了新的的希望。特特别是在医医药、农牧牧业、食品品等方面体体现出了巨巨大的经济济和社会效效益。随着着转基因生生物的商品品化、生产产规模化,转基因生生物在地球球上的分布布范围也在在不断扩大大。面对越越来越多的的转基因生生物进入生生态系统,人们担心心这些生物物是否会
2、给给生态系统统带来难以以预料的灾灾害。此外外转基因植植物中的抗抗生素抗性性标记基因因是否会在在肠道中水水平转移至至微生物,从而影响响抗生素治治疗的有效效性等也备备受关注。事事实上,转基因技技术一出现现,它的安全全性就受到到人们的关关注。1 转基基因技术转基因技术术通常也称称为基因工工程技术或或基因(DDNA)重重组技术,是人为地地对生命最最基本的遗遗传单位基基因进行直直接操作。转转基因技术术从狭义上上说,就是利用用分子生物物学技术,将某些生生物的一种种或几种外外源基因(目的基因因)转移到其其他的生物物物种中去去,从而改造造生物的遗遗传物质使使其有效地地表达相应应的产物,并出现原原物种不具具有的
3、性状状或产物。广广义上的转转基因技术术还包括采采用其他方方法对生物物本身基因因进行修饰饰而使生物物体获得新新表型的技技术。2 转基基因产品转基因生物物则是人类类按照自己己的意愿,应用转基基因技术,把某个生生物物种的的目的基因因(来源于动动物、植物物、微生物物或人工合合成)转移或插插入到另一一个生物物物种的细胞胞中去,通过新转转入外源目目的基因的的作用,对原有生生物进行基基因的修改改,改变原有有物种的遗遗传信息,使该生物物物种成为为具有或增增强人类所所需的新性性状、品质质和特征的的新品种。这这种可以突突破物种界界限,在DNA 分子水水平上有目目的地、有有效地改造造出来的生生物,就叫做转转基因生物
4、物。它可按按照人们的的意志创造造出自然界界中原来并并不存在的的新的生物物功能和类类型。2. 1 转基因因植物转基因植物物是指利用用转基因技技术将外源源目的基因因插入到受受体植物的的基因组中中,改变其遗遗传组成后后产生的植植物。自11983年年第一个转转基因生物物- - 转基因烟烟草问世以以来,转基因抗抗虫植物、抗抗除草剂植植物等相继继出现。国国外一些公公司还把转转基因植物物作为生物物反应器生生产一些药药用蛋白或或疫苗。全全球的转基基因作物的的种植面积积20033年达到67770万公公顷比19996年(1700万公顷)增长了400倍,比2002年(58000万公顷顷)增长了155 %。截截止到2
5、0003年,全球转基基因作物种种植面积最最多的是美美国42880万公顷顷,占全球总总种植面积积的63%;中国2800万公顷,占全球总总种植面积积的4 %。(1) 抗抗除草剂转转基因植物物杂草是农农作物生产产的大害,将抗除草草剂基因转转入栽培作作物,能有效地地防治田间间杂草,保护作物物免除药害害。目前从从植物和微微生物中已已克隆出多多种不同类类型抗除草草剂的基因因。抗除草草剂转基因因植物是最最先进入田田间生产的的转基因植植物,也是目前前种植面积积最大的一一类转基因因作物。(2) 抗抗病毒、抗抗细菌、抗抗真菌转基基因植物通通过导入植植物病毒的的外壳蛋白白基因、病病毒复制酶酶基因、核核糖体失活活蛋白
6、基因因、干扰素素基因等来来提高植物物抗病毒能能力,目前抗病病毒转基因因烟草已进进行田间试试验,且增产效效果显著。非非植物起源源的杀菌肽肽基因在植植物上表达达可使植物物获得对病病原细菌的的抗性;植物也拥拥有抗细菌菌基因,如：拟南芥Rpps2基因因和番茄PPto基因因,这些基因因的转基因因植物也可可使植物表表达对病原原细菌的抗抗性。与抗抗虫和抗病病毒基因工工程相比,抗真菌基基因工程难难度较大,近年来,对植物与与真菌病原原相互作用用的分子机机理有初步步了解,并完成了了抗真菌基基因的克隆隆,抗真菌转转基因作物物商业化已已为期不远远。(3) 抗抗虫转基因因植物昆虫虫对农作物物的危害极极大,目前对付付昆虫
7、的主主要方法仍仍然是化学学杀虫剂,全世界每每年用于化化学杀虫的的费用高达达数十亿美美元。但广广泛使用杀杀虫剂不但但严重污染染环境,而且还诱诱使害虫产产生相应的的抗性。采采用转基因因技术可以以将抗虫基基因转入作作物体中,由作物本本身合成杀杀虫剂,使其获得得抗虫特性性。抗虫基基因主要有有毒蛋白基基因、蛋白白酶抑制剂剂基因、植植物凝集素素基因、淀淀粉酶抑制制剂基因等等。自从将将苏云金杆杆菌(Baacilllus tt hurringiiensiis ,简简称Bt)的Bt毒蛋白白基因导入入烟草并成成功表达出出抗虫特性性以来,国内外许许多实验室室相继获得得了抗虫转转基因番茄茄、棉花、水水稻、杨树树、马铃
8、薯薯、甘蓝等等。(4) 抗抗逆境转基基因植物植植物对逆境境的抵抗一一直是人们们关心的问问题。为提提高植物对对干旱、低低温、盐碱碱等逆境的的抗性,研究人员员试图将一一些抗逆境境基因克隆隆后转入植植物。例如如科学家目目前已成功功地将北冰冰洋比目鱼鱼的抗冻基基因导入草草苺中,并在美国国上市销售售。(5) 改改良品质的的转基因植植物通过转转基因技术术手段,可以提高高植物的营营养价值(提高蛋白白品质、提提高能量品品质、提高高维生素含含量、提高高微量元素素含量) ,改进食食用和非食食用油料作作物的脂肪肪酸成分,改善水果果及蔬菜的的口味等。例例如,利用转基基因技术在在植物中表表达编码半半乳糖内脂脂脱氢酶的的
9、基因,可以提高高维生素CC的水平;将由玉米米种子克隆隆的富含必必需氨基酸酸的基因导导入马铃薯薯后,转基因马马铃薯块茎茎中的必需需氨基酸提提高10 %以上。(6) 控控制果实成成熟的转基基因植物乙乙烯是植物物果实成熟熟时重要的的内源激素素,通过控制制乙烯合成成的关键酶酶可延长某某些水果和和蔬菜瓜果果的保鲜期期;也可通过过控制与细细胞壁成分分降解有关关的酶的反反义基因,来控制果果实变软,延长保鲜鲜期。(7) 医医药领域中中的转基因因植物将医医用基因转转入植物,便可使植植物成为具具有重要经经济价值的的异源蛋白白的生产体体系。例如如利用植物物种子贮存存蛋白高水水平表达的的特性来生生产药用神神经肽亮氨酸
10、酸脑啡肽。目前,随着着儿童初始始免疫计划划的实施和和世界卫生生组织(WWHO)在在全球提倡倡以疫苗来来抵抗感染染疾病,人们越来来越关注新新型疫苗的的生产,因此用转转基因植物物生产食品品疫苗成为为当前食品品生物技术术研究的热热点之一。转转基因植物物疫苗是利利用基因工工程技术,将病原微微生物的抗抗原编码基基因进行克克隆重组,导入植物物细胞生成成转基因植植物,其表达产产物可不经经过纯化,人们只要要食用这种种特殊的“食物”,就可激发发黏膜免疫疫,使机体产产生特异性性抗病能力力; 也可提提纯后制作作疫苗。11997年年Arnllzen领领导的研究究小组进行行了首例转转基因植物物口服疫苗苗的临床试试验,充
11、分证明明了这种疫疫苗对人体体是行之有有效的。目目前,狂犬病病病毒、乙肝肝表面抗原原、链球菌菌突变株表表面蛋白等等十余种转转基因马铃铃薯、香蕉蕉和番茄的的食用疫苗苗的研究已已获成功。已已有的研究究证明,转基因植植物生产口口服疫苗可可保持天然然的免疫原原性,并且部分分转基因植植物疫苗已已通过国家家安全组织织的认定,其基因对对人体无毒毒无害,这使得大大规模生产产成为可能能。2. 2 转基因因动物转基因动物物是指利用用转基因技技术将外源源目的基因因插入到受受体动物的的基因组中中,使其发生生整合并能能遗传,即改变其其遗传组成成后产生的的动物。(1) 作作为医学研研究模型的的转基因动动物自19990年转转
12、基因小鼠鼠首先试验验成功后,转基因大大鼠、转基基因家兔的的试验相继继成功。这这些转基因因动物作为为医学研究究的模型,用于疾病病的病因、发发病机制和和治疗等方方面的研究究。(2) 快快速生长的的转基因动动物19885年,我国培育育出世界首首批快速生生长的转基基因鱼。此此后,又培育出出比正常生生长速度快快3倍4.66倍的转基基因泥鳅。(3) 分分泌药物和和营养保健健品的转基基因动物将将正常人的的基因片断断导入哺乳乳动物体内内,让这种基基因在哺乳乳动物体内内表达,并通过该该动物分泌泌的奶或其其他组织,提取获得得具有活性性的分泌物物质,获得大量量廉价的珍珍稀人药用用蛋白和营营养保健蛋蛋白。我国国转基因
13、动动物研究成成绩斐然,乳腺组织织能够表达达人药用蛋蛋白凝血因因子IX、人生生长激素、人人红细胞生生成素的转转基因羊已已进入中试试和安全性性评价阶段段。(4) 培培养人体器器官的转基基因动物研研究转基因因动物的重重要目的之之一是用它它来培养人人体器官,解决人体体器官移植植供体短缺缺问题以及及器官移植植所引起的的免疫排斥斥反应。2. 3 转基因因食品转基因食品品又称基因因改良性食食品、基因因食品、基基因改造食食品等等。即即是直接从从转基因生生物而来的的食品或是是以转基因因生物为原原料生产加加工的食品品。目前市市场上的转转基因食品品大多是转转基因植物物食品。3 转基基因产品的的安全性3. 1 转基因
14、因生物对环环境的影响响(1) 转转基因生物物对生态环环境的影响响面对越来来越多的转转基因生物物进入生态态系统,人们不禁禁要问这些些生物是否否会给生态态系统带来来影响。转转基因植物物释放到田田间后,是否会将将基因转移移到野生植植物中,是否会破破坏自然生生态环境,打破原有有生物种群群的动态平平衡。在历历史上有不不少因盲目目引入新的的生物而造造成生态系系统失衡的的教训,如将野兔兔引入澳大大利亚,将杜鹃花花引入英国国等等。转转基因生物物对于生态态系统来说说虽不是新新的物种,但是它把把新的性状状带进了自自己的生境境,因此,转基因生生物会给环环境里的其其它生物带带来新的环环境压力,也对整个个生态系统统产生
15、了新新的压力。此此外,在转基因因生物中引引入的新性性状,是否可以以使其有可可能在其生生境中具有有较强的持持续存在性性,或是在天天然生境中中具有较强强的入侵性性? 这都是是需要确定定的重要问问题。例如如:研制成功功的一种转转基因鱼,可以大幅幅度地缩短短养殖周期期、增加产产量等,这对于养养殖业来说说有显著的的经济效益益。但是,如果由于于某种原因因使这种转转基因鱼逃逃逸到自然然水域中,作为一个个外来鱼种种所特有的的优势,就会逐渐渐淘汰大量量原有的野野生鱼类资资源,造成鱼类类品种单一一化。因此此,这种转基基因鱼只能能在绝对封封闭的环境境中养殖。此此外转基因因植物的外外源基因可可通过花粉粉和种子等等途径
16、在种种群之间漂漂流或基因因扩散,其所带来来的风险有有可能转移移到杂草,产生抗除除草剂的“超级杂草草”,或者向其其他植物转转移,从而对生生态环境和和生物多样样性产生潜潜在的危害害。再者种种植抗虫转转基因植物物后,可对产生生免疫的害害虫进行选选择并可遗遗传,从而产生生更加难以以消灭的“超级害虫虫”。(2) 转转基因生物物的毒素对对环境的影影响种植转转基因抗虫虫作物,土壤中杀杀虫毒素的的去向和后后果,是一个重重要的问题题。已证明明,转基因Btt植物在整整个生活史史中均可从从根部溢泌泌出Bt毒素,同时,这种毒素素也可以从从作物采收收后的残余余部分中释释入土壤。此此外Bt毒素可可结合并固固定于土壤壤中的
17、组分分,并有可能能保持几百百天的活性性。不过毒毒素需要被被摄入体内内才有抗虫虫活性,故认为这这些结合在在土壤颗粒粒上的毒素素,有可能仅仅仅潜在地地威胁那些些以土壤为为食物的生生物诸如蚯蚯蚓。3. 2 转基因因食品的安安全自19833年第一例例转基因植植物问世以以来,植物基因因工程发展展日新月异异。20世纪90年代初初,市场上第第一个转基基因食品出出现在美国国,此后转基基因食品越越来越多。据据统计,截止20000年,美国食品品和药物管管理局( FDA)确立的转转基因品种种就有433个。目前前,转基因食食品无论在在数量上,还是在品品种上都已已具备了相相当的规模模,当大多数数人尚未认认识什么是是“转
18、基因食食品”时,转基因食食品已悄悄悄走上我们们的餐桌。当当前,人们最关关心的是转转基因食品品的安全性性问题。(1) 过过敏性过敏是一种种免疫变态态反应,医学的解解释为机体体被抗原物物质致敏后后,再次受同同一抗原物物质刺激所所产生的一一种异常或或病理性免免疫反应,引起过敏敏反应的物物质叫做过过敏原。食食物中有多多种蛋白质质,但只有几几种蛋白质质是过敏原原,并且只有有某些人对对其过敏。转转基因食品品可能由于于所转基因因编码已知知的过敏蛋蛋白;转入蛋白白与已知的的过敏蛋白白氨基酸序序列在免疫疫学上有明明显的同源源性等原因因而引起过过敏。例如如:巴西豆蛋蛋白质中,含有对人人体有益的的蛋氨酸,科学家们们
19、为了改良良大豆营养养,将巴西豆豆基因转入入大豆,而有些人人对巴西豆豆蛋白过敏敏,因此转基基因大豆含含巴西豆过过敏原,可引起部部分人过敏敏。(2) 毒毒性事实上世界界上不存在在绝对安全全性的食物物,只是现有有的食品中中许多毒素素含量都不不多,一般不会会引起毒性性效应。在在转基因食食品中有些些基因的沉沉默途径可可能被激活活而产生毒毒素,低水平的的毒素可能能在新变种种中大量表表达,传统食品品没有的毒毒素也可能能因此产生生。植物里里导入了具具有抗除草草剂或毒杀杀虫的功能的基基因后,它是否也也和其他有有害物质一一样能通过过食物链进进入人体内内,这些都值值得关注。Bt的芽抱中分泌一种称为内毒素的蛋白质晶体
20、,这种内毒素是无毒的,但内毒素晶体在昆虫的肠道中溶解,并经过昆虫肠道中的蛋白酶加工,被激活变成了有毒性的蛋白毒素,与肠道细胞表面上的受体结合,造成昆虫肠道穿孔。昆虫因此不再进食,1 - 3 d 后饿死。害虫食入Bt转基因作物的叶子后,将会被内毒素毒死。这样农民就可以减少喷洒杀虫剂,既保护了环境,又减少食品中的农药残余量。但是对转基因食品存在质疑的人担心,人和牲畜吃了这种Bt 转基因作物是否会中毒。1999年5月Losey 等人报道,在一种植物马利筋的叶片上涂上转基因Bt玉米花粉后喂养君主斑蝶(Danaus plexipp us)幼虫,发现幼虫对叶片就吃得少,长得慢,死得快。4天后,君主斑蝶幼虫
21、的死亡率为44 %。而对照(喂食不撒Bt玉米花粉的叶片) 无一死亡。不过实验证明Bt杀虫毒素对哺乳动物没有伤害,因为哺乳动物肠道细胞表面无Bt 晶体蛋白受体,且Bt晶体蛋自前体在昆虫肠道碱性条件下才能转变成杀虫活性的毒蛋自,而哺乳动物肠道呈酸性,不存在转变条件,因此不会中毒。2000年,陈松等用Bt棉表达的含Bt毒蛋白的棉籽粉喂养大鼠28d ,喂养鹌鹑8d的动物实验表明,喂食转基因食物后各组动物生长发育、行为及各项生理指标均正常,转基因与对照组相比无明显变化,证明这种转基因植物食品是安全的。(3) 标标记基因的的安全性转基因植物物中的标记记基因通常常是一类抗抗生素抗性性基因,抗生素抗抗性基因通
22、通过转移或或遗传转入入物而进入入食物链,是否会进进入人和动动物体内的的肠道微生生物中,产生耐药药的细菌,使其具有有对某一种种抗生素的的抗性,从而影响响抗生素治治疗的有效效性。19993年,世界卫生生组织已有有结论,目前尚无无裸露在肠肠道中的DDNA 转转入微生物物的证据,也没有肠肠道中细菌菌转化的报报告。抗生生素抗性基基因的转移移是一个复复杂的过程程,在植物启启动子控制制下的抗生生素抗性标标记基因将将不会在微微生物中表表达。另外外卡那霉素素、庆大霉霉素等因其其有较强的的副作用,在20世纪80年代已已被其他更更有效的氨氨基糖苷类类抗生素所所代替,因此,目前看来来转基因食食品不存在在抗生素医医疗安
23、全性性问题。特特别是近年年来对标记记基因的研研究有突破破性进展,开始不使使用抗生素素抗性作为为选择标记记而采用甘甘露糖作为为选择剂。这这样就基本本消除了人人们对把抗抗生素抗性性基因作为为标记基因因而引入作作物中会对对环境及食食用这些转转基因作物物的人或动动物产生不不良后果的的担心。目前对转基基因食品的的安全性尚尚难确切判判定。既没有实例例证明转基基因食品引引起了当代代人体基因因结构的异异常,也没有资资料断言转转基因食品品就绝对安安全。即使使对当代人人的健康短短时期内没没有明显的的危害,那么,长期食用用,以及对下下一代有没没有影响? 还是个个未知数。目目前还没有有转基因食食品对人类类有害的报报道
24、,与其安全全性相比,转基因技技术给人类类带来的好好处是显而而易见的,它不仅能能够生产出出口味更佳佳的食品,而且能够够抗病虫害害,便于贮运运,降低成本本,提高食品品的质量和和产量。迄迄今,食用转基基因食品的的人群超过过10亿,至今没有有转基因食食品不安全全的实例。总之,转基基因技术的的应用前景景是非常广广阔的,对人类未未来的影响响也是深远远的。我们们应该在对对其给予足足够重视的的同时,加快其安全全性的研究究。采用积积极的态度度对待转基基因技术的的研究、开开发、生产产、贸易流流通和消费费,坦然面对对转基因技技术的种种种是是非非非,让转基因因技术在促促进人类生生存和发展展中发挥重重要的作用用。4 转
25、基基因产品的的发展前景景随着世界可可耕地持续续减少和人人口以每年年0.81.0亿的的速率增加加,人类面临临的资源短短缺问题将将变得越来来越严重。据据预测, 20300年地球人人口将突破破100亿,人类的生生存将面临临严峻的挑挑战,粮食问题题将凸显出出来,而转基因因生物工程程将有可能能帮助我们们生产出提提高产量和和品质、增增加营养含含量的农作作物。德国国科学家FFarree等培育的的马铃薯在在栽种后115周就可可收获,比普通马马铃薯收获获时间提前前7周多。番番茄、香蕉蕉、苹果和和菠菜等果果蔬在贮藏藏及运输过过程的腐烂烂问题,通过转基基因技术改改良果蔬的的遗传特性性,使得生产产营养价值值高,耐贮藏
26、的的果蔬成为为可能。含含有人生长长激素的转转基因猪使使生长周期期显著缩短短,饲料的利利用率及瘦瘦肉比大幅幅提高。中中国农科院院研究培育育出抗乙肝肝的转基因因番茄,已经顺利利通过测试试;美国普遍遍种植的转转基因玉米米中色氨酸酸含量提高高了20 %;阿根根廷西杜斯斯生物公司司培育的第第一头携带带人类生长长激素基因因的转基因因小公牛22004年年12月7日诞生,且具有稳稳定的遗传传特性。显显而易见,转基因技技术和转基基因食品具具有广阔的的发展前景景,随着生物物技术的快快速发展,转基因技技术将会给给农业、食食品及医药药等产业带带来深刻的的变革。人人类对转基基因生物的的出现可能能带来安全全性问题的的认识
27、也是是逐步深入入的,从一开始始的恐惧担担心,逐步认识识到可以通通过科学的的检测、评评价和管理理,控制转基基因生物可可能带来的的负面影响响。与人类类历史上任任何一种新新技术出现现一样,转基因技技术也是一一把双刃剑剑。我们可可以相信,随着科学学的发展和和完善,人类是可可以解决转转基因生物物带来的安安全性问题题的。参考文献：1 SSingeer M , Sooil DD , GGuideelinees foor DNNA hyybridd molleculles J.SSciennce,11973,181:11144.2 BBerg P, BBaltiimoree D, Boyeer HWW, Co
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