專題4生物技術(shù)的安全性和倫理道德-4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性

知識點(diǎn)回顧：基因工程的概念是指在

通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進(jìn)行

和

，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中

，產(chǎn)生人類需要的

的技術(shù)。又稱

。思考：（1）基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是：

（2）基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：（3）一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)椋?/p>

知識點(diǎn)回顧：基因工程的概念是指在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。又稱重組DNA技術(shù)。思考：（1）基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。（2）基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)樗鼈児灿靡惶走z傳密碼子。基因工程的工具——酶與載體1、分子手術(shù)刀：

（簡稱限制酶）。（1）來源：主要從

中分離和純化。（2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識別

特定的核苷酸序列，并在

的位點(diǎn)上切割DNA分子。

（切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵）（2）切割方式錯(cuò)位切：產(chǎn)生

。平切：

產(chǎn)生

。2、分子針線：

。（1）類型：E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。（2）作用：可以將兩個(gè)DNA片段之間的2各缺口通過

同時(shí)連接起來。3、運(yùn)載工具：

。（1）種類：

（常用）、

、可起載體作用的

。（2）質(zhì)粒：來源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。條件：①具有

至

限制酶切割位點(diǎn)。②能在受體細(xì)胞中

，或

到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。③具有某些

。（供重組DNA的鑒定和選擇）④能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)；基因工程的工具——酶與載體1、分子手術(shù)刀：限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。（1）來源：主要從原核生物中分離和純化。（2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。

（切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵）（2）切割方式錯(cuò)位切：產(chǎn)生黏性末端。平切：

產(chǎn)生平口末端。2、分子針線：DNA連接酶。（1）類型：E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。（2）作用：可以將兩個(gè)DNA片段之間的2各缺口通過磷酸二酯鍵同時(shí)連接起來。3、運(yùn)載工具：載體。（1）種類：質(zhì)粒（常用）、噬菌體、可起載體作用的動植物病毒。（2）質(zhì)粒：來源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。條件：①具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)。②能在受體細(xì)胞中自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。③具有某些標(biāo)記基因。（供重組DNA的鑒定和選擇）④能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）（1）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同導(dǎo)入植物細(xì)胞：

（常用）、

、

。導(dǎo)入動物細(xì)胞：

。導(dǎo)入微生物細(xì)胞：

。（2）受體細(xì)胞的種類植物：可以是

、

（可經(jīng)組織培養(yǎng)成完整個(gè)體）動物：

（因?yàn)閯游锛?xì)胞的全能性受到抑制）（3）轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)：目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。4、目的基因的檢測與鑒定分子檢測①檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了目的基因（

）②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（

）③檢測目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)（

）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）（1）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同導(dǎo)入植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（常用）、基因槍法、花粉管通道法。導(dǎo)入動物細(xì)胞：顯微注射法。導(dǎo)入微生物細(xì)胞：Ca2+處理法。（2）受體細(xì)胞的種類植物：可以是受精卵、體細(xì)胞（可經(jīng)組織培養(yǎng)成完整個(gè)體）動物：受精卵（因?yàn)閯游锛?xì)胞的全能性受到抑制）（3）轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)：目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。4、目的基因的檢測與鑒定分子檢測①檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了目的基因（DNA分子雜交法）②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（分子雜交法）③檢測目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)（抗原—抗體雜交法）專題4生物技術(shù)安全性和倫理問題4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性一、轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止1.1972年美國斯坦福大學(xué)的伯格第一次重組DNA獲得成功.2.轉(zhuǎn)基因的重要成果

(1)微生物方面：把某些重組DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中表達(dá)獲得成功，隨后，使出現(xiàn)了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的各種重組微生物,如可以清除石油污染的假單孢桿菌等。利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌制造蛛絲

(2)基因制藥方面:生物制藥已經(jīng)成為21世紀(jì)的朝陽產(chǎn)業(yè).

近十幾年來，在利用生物技術(shù)制取新藥方面取得了驚人的成就，已有不少藥物應(yīng)用于臨床。例如人胰島素、人生長激素、干擾素、乙肝疫苗、人促紅細(xì)胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、組織溶纖酶原激活素、白細(xì)胞介素－2及白介素－11等。正在研究的有降鈣素基因相關(guān)因子、腫瘤壞死因子、表皮生長因子等140多種。隨著生物技術(shù)藥物的發(fā)展，多肽與蛋白質(zhì)類藥物的研究與開發(fā)，已成為醫(yī)藥工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域，同時(shí)給生物制劑帶來了新的挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，基因工程藥物受到一定限制，如口服應(yīng)用時(shí)生物利用度低，會受到消化酶的破壞，在胃酸作用下不穩(wěn)定，在體內(nèi)半衰期較短等，因此只能注射給藥或局部用藥。為了克服這些缺陷，已開始改為合成這些天然蛋白質(zhì)的較小活性片段，即所謂“多肽模擬”或“多肽結(jié)構(gòu)域”合成，又叫“小分子結(jié)構(gòu)藥物設(shè)計(jì)”。這類藥物可口服，有利于由皮膚、粘膜給藥，用于治療免疫缺陷癥、HIV感染、變態(tài)反應(yīng)性疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，其制造成本也更低。這種設(shè)計(jì)思想也已應(yīng)用于多糖類藥物、核酸類藥物和模擬酶的有關(guān)研究。小分子藥物設(shè)計(jì)屬于第二代結(jié)構(gòu)相關(guān)性藥物設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的分子能替代原先天然活性蛋白與特異靶相互作用。(3)轉(zhuǎn)基因動物方面：受到轉(zhuǎn)基因巨型小鼠獲得成功的鼓舞，科學(xué)家又在培育生長迅速、營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因家畜、家禽方面,不斷取得輝煌成就。同時(shí)，科學(xué)家還把轉(zhuǎn)基因動物變成生物反應(yīng)器。轉(zhuǎn)基因牛

(3)轉(zhuǎn)基因植物方面：

預(yù)防乙肝不用打針，只要吃幾個(gè)西紅柿就行。這可不是玩笑，中國農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心經(jīng)過十年研究，培育出的抗乙肝西紅柿順利通過前三個(gè)階段的測試，短期內(nèi)有望上市?？挂腋挝骷t柿與普通西紅柿口感一樣酸中帶甜，不但可以直接食用，還可以榨成汁或炒菜吃，對人體沒有任何毒副作用。據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉德虎研究員介紹，食用抗乙肝西紅柿，雖不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。這種西紅柿上市后將論個(gè)出售，每個(gè)售價(jià)大概在２元左右。吃西紅柿能防乙肝?轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白基因的發(fā)熒光煙草改變花色的轉(zhuǎn)基因矮牽?；ㄞD(zhuǎn)基因甜椒藍(lán)色玫瑰一直是人類美麗的夢想基因工程正在將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)基因植物方面：目前，科學(xué)家已經(jīng)培育出了大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物?；蛞坏┍桓膭?，一方面可能引起生物體內(nèi)一系列未知的結(jié)構(gòu)與功能的變化；另一方面，轉(zhuǎn)基因操作對生物體的影響會通過遺傳傳遞。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問題外源基因引入后，是否會影響其他重要的調(diào)節(jié)基因，甚至?xí)せ钤┗?？轉(zhuǎn)基因技術(shù)廣泛應(yīng)用是否會導(dǎo)致難以消滅的新病原物出現(xiàn)？是否會造成生態(tài)學(xué)災(zāi)難？人類攝食大量轉(zhuǎn)基因食品是否會影響人類及其后代的健康？二、對轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭論

(1)在轉(zhuǎn)基因生物中，有時(shí)候會出現(xiàn)一些人們意想不到的后果的原因：

a.對基因的結(jié)構(gòu)，基因間的相互作用及基因的調(diào)控機(jī)制都了解的相當(dāng)有限。b.轉(zhuǎn)移的基因雖然是功能已知的基因，但不少是異種生物的基因。c.外源基因插入宿主基因組的部分往往是隨機(jī)的。(2)轉(zhuǎn)基因生物與食物安全

a.轉(zhuǎn)基因食物引起食物安全性問題的理由：安全性檢測問題、滯后效應(yīng)、擔(dān)心出現(xiàn)新的過敏原、擔(dān)心營養(yǎng)成分的改變。

b.不必?fù)?dān)心轉(zhuǎn)基因食物安全性的理由：多環(huán)節(jié)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩栽u價(jià)，可以保證轉(zhuǎn)基因食物的安全；科學(xué)家的負(fù)責(zé)態(tài)度可以防止新過敏原的產(chǎn)生；至今尚未發(fā)現(xiàn)食用轉(zhuǎn)基因食品而影響人體健康的事例；沒能足夠的證據(jù)證明轉(zhuǎn)基因食物有問題。(