基因工程在動(dòng)植物食品原料方面發(fā)展現(xiàn)狀及前景—課程結(jié)業(yè)論文

1、食品生物技術(shù)導(dǎo)論課程結(jié)業(yè)論文題目：基因工程在改善動(dòng)植物食品原料方面發(fā)展及現(xiàn)狀摘要：從20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的基因工程技術(shù)，經(jīng)過(guò)30多年來(lái)的進(jìn)步與發(fā)展，已成為生物技術(shù)的核心內(nèi)容。許多科學(xué)家預(yù)言，生物學(xué)將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一近年來(lái)隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，許多基因工程抗體陸續(xù)問(wèn)世?；蚬こ萄芯亢蛻?yīng)用范圍涉及動(dòng)植物原料、工業(yè)、醫(yī)藥、能源、環(huán)保等許多領(lǐng)域。動(dòng)植物是食品加工的基本原料，原料的品質(zhì)與食品質(zhì)量息息相關(guān)。基因工程對(duì)動(dòng)、植物食品原料的改造已經(jīng)取得了可喜的成果。關(guān)鍵字：基因工程；基因工程抗體；前景；現(xiàn)狀；引言：隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)飲食質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，這就要求科學(xué)家們?cè)陉P(guān)心食

2、品質(zhì)量和種類的同時(shí)，更要關(guān)心食品的質(zhì)量。將一些用傳統(tǒng)育種方法無(wú)法培育出的性狀通過(guò)基因工程的手段引入微生物、動(dòng)物、植物等食品原料，通過(guò)基因工程改進(jìn)食品的生產(chǎn)工藝和流程。一、 基因工程介紹1、基本定義 生物學(xué)家于20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)了dna的雙螺旋結(jié)構(gòu)，從微觀層面更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了人類及其他生物遺傳的物質(zhì)載體，這是人類在生物研究方面的一次重大突破。60年代以后，科學(xué)家開始破譯生物遺傳基因的遺傳密碼，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是將控制生物遺傳特征的每一種基因的核苷酸排列順序弄清楚。在搞清楚某些單個(gè)基因的核苷酸排列順序基礎(chǔ)上，進(jìn)而進(jìn)行有計(jì)劃、大規(guī)模地對(duì)人類、水稻等重要生物體的全部基因圖譜進(jìn)行測(cè)序和詮釋。美國(guó)從1991年

3、起，準(zhǔn)備用15年時(shí)間完成人體基因組測(cè)序計(jì)劃?！?】基因工程（genetic engineering）原稱遺傳工程。從狹義上講，基因工程是指將一種或多種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿遺傳并表達(dá)出新的性狀。因此，供體、受體和載體稱為基因工程的三大要素，其中相對(duì)與受體而言，來(lái)自供體的基因?qū)儆谕庠椿?。除了少?shù)rna病毒外，幾乎所有生物的基因都存在于dna結(jié)構(gòu)中，而用于外源基因重組拼接的載體也都是dna分子，因此基因工程亦成為重組dna技術(shù)（dna recombination）。另外，dna重組分子大都需在受體細(xì)胞中復(fù)制擴(kuò)增，故還可將基

4、因工程表征為分子克隆或基因的無(wú)性繁殖（molecular cloning）。.廣義的基因工程定義為dna重組技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用，包括上游技術(shù)和下游技術(shù)兩大部分組成部分。上游技術(shù)指的是外源基因重組、克隆和表達(dá)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建（即狹義的基因工程）；而下游技術(shù)則涉及到含有重組外源基因的生物細(xì)胞（基因工程菌或細(xì)胞）的大規(guī)模培養(yǎng)以及外源基因表達(dá)產(chǎn)物的分離純化過(guò)程，因此，廣義的基因工程概念更傾向于工程學(xué)的范疇。值得注意的是，廣義的基因工程是一個(gè)高度統(tǒng)一的整體。上游dna重組的設(shè)計(jì)必須以簡(jiǎn)化下游操作工藝和裝備為指導(dǎo)思想，而下游過(guò)程則是上游基因重組藍(lán)圖的體現(xiàn)與保證，這是基因工程產(chǎn)業(yè)化的基本原則。【3】可見，基

5、因工程的基本過(guò)程就是利用重組dna（recomnomamt dna）技術(shù)，在體外通過(guò)人工“剪切（cut）”和“拼接(splice)”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行增殖，并使重組基因在受體內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類需要的基因產(chǎn)物。二、 基因工程發(fā)展在近幾十年分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)研究的發(fā)展和影響，加上生物化學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)分子生物學(xué)取得了前所未有的進(jìn)步。因此在生物化學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的研究成果基礎(chǔ)上逐步形成了基因工程的誕生?；蚬こ痰陌l(fā)展經(jīng)歷了前期的準(zhǔn)備階段、基因工程的誕生、基因工程的快速發(fā)展幾個(gè)階段。1、 基因工程在動(dòng)植物原料生產(chǎn)基因工程在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用主要

6、是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)或具有特殊用途的動(dòng)植物新品種。近幾年來(lái)，利用基因工程方法培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物在動(dòng)植物原料和畜牧業(yè)生產(chǎn)上取得了一系列的突破，尤其是在動(dòng)植物原料生產(chǎn)上推出了一批創(chuàng)新品種，顯示出了巨大的發(fā)展?jié)摿??；蚬こ淘趧?dòng)植物原料方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，是通過(guò)基因工程技術(shù)獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物。例如，用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。1981年，科學(xué)家將菜豆儲(chǔ)存蛋白的基因轉(zhuǎn)移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植株。如果以此作為技術(shù)基礎(chǔ)，把大豆蛋白的基因轉(zhuǎn)移到水稻、小麥等糧食作物中，就可以提高這些作物的蛋白質(zhì)含量，改善它們的品質(zhì)。其次，是用基因工程的方法培育出具有各

7、種抗逆性的作物新品種。自然界中細(xì)菌的種類是非常多的，在細(xì)菌身上幾乎可以找到植物所需要的各種抗性，如抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等。如果將這些抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。1982年科學(xué)家把細(xì)菌中的抗卡那霉素基因轉(zhuǎn)移到煙草、向日葵和胡蘿卜等作物中，一舉獲得成功。此后短短的幾年中，科學(xué)家又培育出了數(shù)十種具有抗病毒、抗蟲、抗除草劑的作物新品種。如抗蟲的煙草、番茄、馬鈴薯、玉米、大豆、油菜、棉等作物，抗黃瓜葉病毒、苜?；ㄈ~病毒的作物，以及抗除草劑的植物等。1993年，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功地將蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因轉(zhuǎn)入棉植株，培育成了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉

8、。【2】基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用也具有廣闊的前景，科學(xué)家將某些特定基因與病毒dna構(gòu)成重組dna,然后通過(guò)感染或顯微注射技術(shù)將重組dna轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。由這種受精卵發(fā)育成的動(dòng)物可以獲得人們所需要的各種優(yōu)良品質(zhì)，如具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等。1982年，美國(guó)科學(xué)家將人的生長(zhǎng)素基因和牛的生長(zhǎng)素基因分別注射到小白鼠的受精卵中，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”。人們還用同樣的方法，陸續(xù)獲得自然界中從來(lái)就不曾有過(guò)的“超級(jí)綿羊”和“超級(jí)魚”等動(dòng)物?？茖W(xué)家進(jìn)行上述試驗(yàn)的目的，不僅在于培育出體型巨大品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物，更重要的是利用某些特定的外源基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)，從這些動(dòng)物的乳腺

9、細(xì)胞中獲得人類所需要的各種物質(zhì)，如激素、抗體及酶類等?；蚬こ踢€可以為人類開辟新的食物來(lái)源。據(jù)報(bào)道，科學(xué)家用雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這表明，有朝一日，人們將能夠用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來(lái)生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。不久的將來(lái)，人們還可以用基因工程的方法從微生物中獲得人們所需要的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品。a) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是按照人們預(yù)先設(shè)計(jì)的生物藍(lán)圖，把所需要的基因從一種生物的細(xì)胞提取出來(lái)，在體外進(jìn)行“外科手術(shù)”，然后把所需要的基因?qū)肓硪环N生物的細(xì)胞中，從而有目的地改造生物的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人類需要的新品種。轉(zhuǎn)基因技術(shù)能培養(yǎng)出多種快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因魚、轉(zhuǎn)基因

10、羊、產(chǎn)奶量高的轉(zhuǎn)基因牛等，還能培育出抗旱、抗?jié)场⒖果}堿、抗枯萎病和抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物，還培育出抗蟲作物，科學(xué)家將殺蟲基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)后，植物體內(nèi)就能合成霉素蛋白，產(chǎn)生這種霉素蛋白基因的作物有煙草、馬鈴薯、番茄、棉花和水稻等，其中效益最大的是抗蟲棉?！?】b) 基因克隆技術(shù)“多莉的誕生”意味著人類可以利用動(dòng)物的一個(gè)組織細(xì)胞，像翻錄磁帶或復(fù)印文件一樣，大量生產(chǎn)出相同的生命體。利用它可以拯救瀕臨滅絕的物種，或是復(fù)制一些優(yōu)良品種等等。然而再進(jìn)一步細(xì)想克隆，卻也著實(shí)讓人深慮。首先，若是無(wú)節(jié)制地“復(fù)制”某種物種，就會(huì)打破自然界的生態(tài)平衡，破壞優(yōu)勝劣汰的自然法則，給自然界帶來(lái)了混亂。其次，從理論上說(shuō)“克隆

11、”哺乳動(dòng)物的成功，即為“克隆”人類準(zhǔn)備了前提條件，在經(jīng)過(guò)技術(shù)的不斷改善，毫無(wú)疑問(wèn)，不久以后就能“克隆”出人。對(duì)此杭州大學(xué)生命科學(xué)院院長(zhǎng)、浙江省生物工程學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)黃純農(nóng)教授認(rèn)為，不必過(guò)分擔(dān)心。他說(shuō)，當(dāng)前“克隆”技術(shù)還有完善的過(guò)程，暫時(shí)達(dá)不到大量“復(fù)制”人的地步。再者各地已相繼制定了法令，為“克隆”人進(jìn)行限制。當(dāng)然，“克隆”技術(shù)的產(chǎn)生，歸根到底是利大于弊，它被廣泛應(yīng)用于人類，前景燦爛，方興未艾，科學(xué)的進(jìn)步和人的觀念的變化，是無(wú)法阻止的。c) 應(yīng)用基因技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)從前面可以看出，基因技術(shù)的突破，是科學(xué)家得以用傳統(tǒng)育種專家難以想象的方式改良動(dòng)植物品種，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。第一，可降低生產(chǎn)成本。一個(gè)品種的基因加入另一種基因，會(huì)使該品種特性發(fā)生變化，具備原品種所不具備的因子，從而增強(qiáng)了抗病、抗雜草或抗蟲害能力。由此可減少植物農(nóng)藥和除草劑的用量，降低種植成本。并且動(dòng)物死亡率明顯降低，從而提高養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。第二，可提高動(dòng)植物產(chǎn)量。一種動(dòng)植物的基因改良后，更容易適應(yīng)環(huán)境，能更有效抵御各種災(zāi)害的襲擊，并使產(chǎn)量更高。第三，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以使開發(fā)動(dòng)植物的時(shí)間大為縮短。利用傳統(tǒng)的育種方法，需要七、八年時(shí)間才能培育出一個(gè)新的品種，而基因工程技術(shù)培育出一種全新的動(dòng)植物品種，時(shí)間可縮短一半。因此，有專家認(rèn)為，不出多少年，轉(zhuǎn)基因技術(shù)將改變世界。第四，轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可根據(jù)人們的需要，賦予農(nóng)作物新的特性。例如可以使