基因工程的应用及其利弊

1、基因工程的应用及其利弊第一页，共四十四页。一、基因工程在农业上的应用 哪些转基因作物已进入大规模商业化应用?转基因大豆、玉米、棉花和油菜植物基因工程技术主要用于哪些方面?抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良作物品质，提高产量第二页，共四十四页。抗虫转基因植物方法：目的基因：从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等成果：转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。第三页，共四十四页。转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）抗虫棉（左）和普通棉（右） 第四页，共四十四页。第五页，共四十四页。目的基因病毒

2、外壳蛋白基因病毒的复制酶基因成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦等。抗病转基因植物抗病毒基因：抗毒素合成基因抗真菌基因：引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和细菌第六页，共四十四页。哪些环境条件会造成农作物低产、减产？抗逆基因调节渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因调节细胞渗透压，使植物抗干旱、抗盐碱使植物抗寒使植物抗除草剂抗逆转基因植物第七页，共四十四页。成果：A.利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；B.将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。C.将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。第八页，共四十四页。利用转基因改良农作

3、物品质，提高产量金米将有关胡萝卜素合成酶的基因导入水稻细胞中，并诱导它们在水稻细胞中得以表达，是水稻中的双香叶素二磷酸转化成胡萝卜素。第九页，共四十四页。基因工程药物基因治疗二、 基因工程在医学上的应用第十页，共四十四页。在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？从生物的组织、细胞或血液中提取。传统生产方法的缺点:由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造工程菌和转基因动物，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。1. 基因工程药物第十一页，共四十四页。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100

4、kg胰腺只能提取45g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。基因工程药品 胰岛素第十二页，共四十四页。 干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。 基因工程药品 干扰素第十三页，共四十四页。 治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素需解剖尸体，从大脑的底部摘取

5、垂体，并从中提取生长激素。 现利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。 基因工程药品 生长激素目前我国生产的基因工程药物有胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。第十四页，共四十四页。乳腺生物反应器：指以转基因雌性动物个体的乳腺分泌乳汁来生产所需药品。利用转基因动物生产药物 乳腺生物反应器药用蛋白基因目的基因：用途：多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、酶制剂第十五页，共四十四页。操作过程：获取目的基因（药用蛋白基因）构建基因表达载体（药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组）显微注射（哺乳动物

6、受精卵中）形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）动物进入泌乳期（分泌的乳汁中包含所需要的药物）优点：产量高；质量好成本低；易提取第十六页，共四十四页。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所？（1）乳腺是一个外分泌腺器官，乳汁不进入体内循环，不会影响基因动物本身的生理代谢反应（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可大量繁殖知识拓展第十七页，共四十四页。2. 基因治疗将正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可

7、以纠正基因缺陷而达到治疗疾病的目的。这是治疗遗传病的最有效的手段。策略主要有基因置换、基因修复、基因增补、基因失活。18第十八页，共四十四页。农业上医学上抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良作物品质、提高作物产量基因工程药物基因治疗基因工程应用工程菌乳腺生物反应器第十九页，共四十四页。转基因食品的利与弊第二十页，共四十四页。1.转基因食品的定义2.起源3.有利的一面4.弊端5.安全性评价6.转基因食品的发展7.个人观点第二十一页，共四十四页。转基因食品的定义 转基因食品（Genetically Modified Foods，GMF）是指利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他

8、物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是“转基因食品”。转基因食品分为转基因植物性食品、转基因动物性食品和转基因微生物食品三大类。第二十二页，共四十四页。 通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等特性的作物新品种，以减少对农药化肥和水的依赖，降低农业成本，大幅度地提高单位面积的产量，改善食品的质量，缓解世界粮食短缺的矛盾。 利用转基因技术生产有利于健康和抗疾病的食品。杜邦和孟山都公司即将推出多种可榨取有益心脏的食用油的大豆。两大公司还将联手推出味道更鲜美且

9、更容易消化的强化大豆新品种。欧洲科学家新培育出了米粒中富含维生素A和铁的转基因稻，这一成果有可能帮助降低全球范围内、特别是以稻米为主食的发展中国家缺铁性贫血和维生素A缺乏症的发病率。第二十三页，共四十四页。（四）转基因食品可以摆脱季节、气候的影响，让人们一年四季都可吃到新鲜的瓜菜。同时，人们还发现转基因作物结出的果实，无论外形还是味道都别具风味。（五）利用转基因技术，把生长素基因、多产基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生虫基因、抗病毒基因等外源基因导入动物的精子、卵细胞或受精卵可培育出生长周期短、产仔多、生蛋多、泌乳量高，生产的肉类、皮毛品质与加工性能好，并具有抗病性

10、的动物，目前已在牛、羊、猪、鸡、鱼等家养动物中取得一定成果。返回第二十四页，共四十四页。转基因食品的弊端 任何一项新的科学技术的应用都有它的两面性。农药的应用对于防治农作物害虫发挥了巨大的作用，使农作物大幅度的增产，但同时也对人畜和环境造成极大的危害；工业革命为人类社会带来了巨大的财富，同时也为人类带来了灾难性的环境污染和生态平衡的破坏。 转基因食品也同样具有两面性。转基因食品进入人体以后, 可能对人体健康产生危害。首先,大多数转 基因食品中引入的外源蛋白质进入人体以后可能产生新的过敏物质, 引起人体的过敏反应。1996 年美国先锋种子公司将巴西坚果某基因转入大豆中, 结果对巴西坚果过敏的人群

11、也对该大豆过敏, 该大豆种子最终没有被批准商业化生产。其次,在构建转基因食品过程中使用的载体大部分是抗生素标记基因,虽然一般第二十五页，共四十四页。情况下抗生素标记基因在肠道中水平转移的可能性很小,但是在人体的体质很弱或抵抗力下降时, 抗生素标记基因在肠道中水平转移的可能性会增大, 通过转移可能诱导耐药菌株的产生, 从而使人体产生对某些抗生素的抗药性。再次,转基因食品中导入的基因来自于各种各样的其他生物,这些外来基因转入到食品中以后, 可能打破生物原有基因的内在管理体制,使原先关闭的基因被打开, 产生一种新的毒素,还有可能产生病毒重组问题。1998年, 苏格兰一家研究所公布,用转雪莲花凝集素基

12、因的马铃薯饲养大鼠,引起大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏。转基因食品的不足之处：1.科学家研究发现，有些转基因生物产品可能含有有毒物质和过敏源，会对人体健康产生不响，严重第二十六页，共四十四页。的甚至可以致癌或导致某些遗传疾病。尽管到目前为止还没有有说服力的研究报告表明这些改良品种有毒，但一些研究学者认为，对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。这种毒素的积累是个相当长的过程，但它确实可能正在进行中，因此目前谁也不能确保这些改良品种没有毒。其次是过敏反应问题，对于1种食物过敏的人有时还会对1种以前他们不过敏的食物产生过敏，

13、原因就在于这种食品中含有了导致过敏的蛋白质。例如科学家将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对核桃、小麦和贝类食品过敏。第二十七页，共四十四页。2.有研究者认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。美国伦理和毒性中心的实验报告则说，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。3.大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种杂交，造成基因污染，从而影响到生物多样性的保护和持续利用，转基因作物的亲缘野生种成为杂草或超级杂草。4.有些作物插入抗虫或抗真菌的基因可能对其它非目标生物起到作用，从而杀死了环境中有益

14、的昆虫和真菌。第二十八页，共四十四页。安全性评价 转基因食品及其安全性问题是近年来的热门话题。目前国际上对转基因食品的优缺点争论不一，没有统一说法。 对于转基因食品的安全性评价,主要是食品安全性评价.关于转基因植物在释放到田间后,是否会改变转基因植物的特性,是否会对生物类群的产生影响,特别是关于转基因食品的食用安全性,都引起人们普遍关注.经和组织(OECD)1993年提出了食品安全性评价的实质等同性原则,如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性,则可以认为是安全的.反之,则应进行严格的安全性评价。 转基因食品的安全性评价包括营养学评价和食用安全性评价两方面。转基因生物食用安全性评价应遵

15、循的一些基本原则如：科学原则、实质等同性原则、个案原则、逐步原则、预防为主原则、重新评价原则等。第二十九页，共四十四页。转基因食品的发展一、发展现状 近十余年来，现代生物技术的发展在农业上显示出强大的潜力，并逐步发展成为能够产生巨大社会效益和经济利益的产业。1999年，全世界有12个国家种植了转基因植物，面积已达3990万公顷。其中美国是种植大户，占全球种植面积的72%。世界很多国家纷纷将现代生物技术列为国家优先发展的重点领域，投入大量的人力、物力和财力扶持生物技术的发展。但是，转基因食品在世界各个国家和地区之间的发展是不均衡的。近年来，我国现代生物技术的研究开发已经取得了很多成果。我国的转基

16、因食品技术仅次于美国与加拿大。欧洲国家的转基因食品技术并不是非常的发达，这是因为他们明白转基因食品危害十分大，并通过立法来达到防止转基第三十页，共四十四页。因食品的过分播种，甚至有些国家完全禁止转基因食品的播种与生产，欧洲各国民众也纷纷抵制，发生过很多起民众破坏转基因实验田的事件，所以我们也要认识到转基因食品所存在的潜在危害，而不能把利益放在民众健康的前面。转基因食品是新的科技产物，现在还存在这样或那样的问题，但随着科技的发展，它的所有利弊都会彻底展现在世人面前。只有按照严格的不对人与环境有害的立法规定去做，我国生物技术的发展会是健康、有序的，我们的生活也会因生物技术带来的转基因食品而变得更加

17、丰富精彩。带着美好的愿望预测未来，我们再也不会担心农药的危害，我们吃的食品都是新鲜的，我们的食品不会短缺也许糖尿病人只需每天喝一杯特殊的牛奶就可以补充第三十一页，共四十四页。胰岛素，也许我们会见到多种水果摆在药店里出售，补钙的、补铁的、治感冒的、抗病毒的很有可能，转基因食品会让我们的明天灿烂无比。但在我们为了解转基因食品之前，还是不要过分乐观，因为转基因食品毕竟不是自然植物，已经存在一些转基因植物打断了乱生物链。第三十二页，共四十四页。二、发展前景 转基因技术是人类的一道曙光，无论带来怎样的后果，转基因技术的出现都是科学技术发展的必然，其势不可阻挡。就像人类发现并利用原子能一样，可以和平利用，

18、造福人类，亦可制成杀人武器，致祸世界。墨西哥国家科学院院长指出各种技术都有被滥用的可能，就像用一把切肉的刀去杀人。我们难道因此就禁止用刀吗？。通过转基因技术来改良作物的品质是一个不可阻挡的趋势。现在，有许多问题是无法通过常规育种来解决的，特别是耐旱、耐贫瘠等作物品种的培育等。例如在非洲的沙漠地区，如果按照现在的育种手段，它的粮食产量根本不可能满足基本生活保证，人们现在寄希望于通过转基因技术生产一些比较耐旱、耐贫瘠的作物，以解决因为土地可耕面第三十三页，共四十四页。积的减少而给人类带来的压力。另外，转基因技术可以改良作物的营养成分，现在非常知名的一个例子就是瑞士联邦技术研究所成功开发的金色大米，它是通过将胡萝卜素合成途径的关