教育學(xué)教育學(xué)碩士基因工程

教育學(xué)教育學(xué)碩士基因工程第1頁/共92頁

基因工程是70年代以后興起的一門新技術(shù)，其主要原理是應(yīng)用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)——脫氧核糖核酸（DNA）分離出來，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞或個(gè)體，從而改變它們的遺傳特性；或使重組DNA的遺傳信息在新的宿主細(xì)胞或個(gè)體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）。這種創(chuàng)造新生物并給予新生物以特殊功能的過程就稱為基因工程，也稱DNA重組技術(shù)。1、基因工程的含義第2頁/共92頁基因工程的名稱GeneticengineeringGeneengineeringGenemanipulationRecombinantDNAtechniqueGenecloning第3頁/共92頁基因工程的意義

按人們意愿，進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，通過DNA重組和轉(zhuǎn)移技術(shù)，有目的地改造生物種性，使現(xiàn)有物種在較短時(shí)間內(nèi)趨于完善，創(chuàng)造出新的生物類型。

打破了常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限，可以使原核生物與真核生物之間、動(dòng)物與植物之間、甚至人與其他生物之間的遺傳信息進(jìn)行重組和轉(zhuǎn)移。

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不同基因具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)基因是可分割的基因是可以轉(zhuǎn)移的多肽與基因之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系遺傳密碼是通用的基因可以通過復(fù)制傳遞給下一代

基因工程理論依據(jù)第5頁/共92頁生物技術(shù)的大范疇

傳統(tǒng)生物技術(shù)，是指舊有的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的傳統(tǒng)工藝；

現(xiàn)代生物技術(shù)，是指上世紀(jì)70年代末80年代初發(fā)展起來的，以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程為核心的新興學(xué)科。2、基因工程與生物技術(shù)第6頁/共92頁生物技術(shù)的定義

生物技術(shù)（Biotechnology），有時(shí)也稱生物工程（Bioengineering），是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。因此，生物技術(shù)是一門新興的、綜合性的學(xué)科。第7頁/共92頁生物技術(shù)涵蓋內(nèi)容基因工程(Geneengineering)細(xì)胞工程(Cellengineering)發(fā)酵工程(Fermentationengineering)酶工程(Enzymeengineering)蛋白質(zhì)工程(Proteinengineering)第8頁/共92頁生物技術(shù)五大工程之間的相互關(guān)系基因工程處于核心地位第9頁/共92頁生物技術(shù)樹第10頁/共92頁生物技術(shù)所涉及的行業(yè)種類

第11頁/共92頁生物技術(shù)基本特征

“六高”

高效益，可帶來高額利潤高智力，具有創(chuàng)造性和突破性高投入，前期研究及開發(fā)需要大量的資金投人高競爭，時(shí)效性的競爭非常激烈高風(fēng)險(xiǎn)，由于競爭的激烈，必然帶來高風(fēng)險(xiǎn)高勢能，對(duì)國家的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和社會(huì)發(fā)展有很大的影響，具有很強(qiáng)的滲透性和擴(kuò)散性，有著很高的態(tài)勢和潛在的能量。第12頁/共92頁生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響

改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、解決食品短缺提高生命質(zhì)量，延長人類壽命解決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬第13頁/共92頁基因工程的準(zhǔn)備階段1934年，Avery證明DNA是基因載體，1953年Watson和Crick，雙螺旋模型，1958年至1971年先后確立了中心法則，1972年首次構(gòu)建了一個(gè)重組DNA分子。

基因工程問世1973年，Coben等首次完成了重組質(zhì)粒DNA對(duì)大腸桿菌的轉(zhuǎn)化3、基因工程發(fā)展和影響基因工程的迅速發(fā)展階段1980年第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物――轉(zhuǎn)基因小鼠，1983年采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草。1986年首次批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行田間試驗(yàn)。第14頁/共92頁第15頁/共92頁GlobalAreaofBiotechCrops,1996/2010BiotechCropsOver1BillionHectaresin2010Source:CliveJames,201102004006008001000120019961997199819992000200120022003200420052006200720082009201004949881482247119762965MAcres500MillionHectares1BillionHectares=USAlandarea10years5yearsMHectares第16頁/共92頁第17頁/共92頁第18頁/共92頁轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花第19頁/共92頁轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆第20頁/共92頁第21頁/共92頁1.提高全球農(nóng)作物產(chǎn)量，以有利于保持生物多樣性的可持續(xù)作物生產(chǎn)體系來增加食物、飼料和纖維生產(chǎn)2.有助于減少貧困和饑餓3.減少農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的不利影響

4.緩和氣候變化，減少溫室氣體排放

5.有助于節(jié)約生物燃料生產(chǎn)成本

轉(zhuǎn)基因作物的貢獻(xiàn)第22頁/共92頁

提高產(chǎn)量和增加收入–1996to2009農(nóng)業(yè)收入$650億44%由于減少成本

56%由于產(chǎn)量增加（22900萬噸）

生物多樣性保護(hù)

–在15億公頃土地上進(jìn)行兩熟制

–節(jié)約森林面積開墾（22900萬噸

糧食相當(dāng)于需要7500萬

公頃土，保護(hù)生物多樣性 –提高農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)

––1996-2009節(jié)約39300萬公斤

農(nóng)藥（節(jié)約9%）

–

2009節(jié)約180億公斤CO2排放

–水、土壤保持

社會(huì)效益

–2010種植轉(zhuǎn)基因植物的小農(nóng)戶達(dá)1440萬戶

轉(zhuǎn)基因作物的效益

第23頁/共92頁Source:SteinandCerezo,2010

轉(zhuǎn)基因作物的發(fā)展（2011-2015）

第24頁/共92頁Source:CliveJames,2011ISAAAPredictionfor2ndDecade,2006-2015200620102015BiotechCountries2229~40FarmersPlantingBiotechCrops10Million15.4Million~20

Million

GlobalBiotechAream.hectares100MillionHectares148MillionHectares~200MillionHectares第25頁/共92頁1、基礎(chǔ)研究

表達(dá)載體（核心環(huán)節(jié)）在基因工程中攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞的“運(yùn)載工具”稱為載體。載體的化學(xué)本質(zhì)是DNA。目前基因工程中使用的載體多為經(jīng)過改造的質(zhì)粒DNA。四、基因工程研究內(nèi)容第26頁/共92頁原核生物的表達(dá)載體Ti質(zhì)粒的發(fā)現(xiàn)以及成功地構(gòu)建了Ti質(zhì)粒衍生的表達(dá)載體后，植物基因工程研究隨之就迅速發(fā)展起來。動(dòng)物病毒表達(dá)載體的構(gòu)建成功，使動(dòng)物基因工程研究也有一定的進(jìn)展。第27頁/共92頁第28頁/共92頁第29頁/共92頁作為基因工程的載體一般必須具備以下基本特性：1.在宿主細(xì)胞中能獨(dú)立復(fù)制，即本身為復(fù)制子；2.載體DNA分子中有一段不影響其復(fù)制的非必需區(qū)域，允許外源基因插入后隨載體DNA分子一同進(jìn)行復(fù)制或擴(kuò)增；3.載體DNA中有1—2個(gè)篩選標(biāo)記，賦予宿主細(xì)胞新的特性，便于重組子的篩選；載體不含對(duì)受體細(xì)胞有害的基因4.分子量小，多拷貝，易于操作。第30頁/共92頁

受體系統(tǒng)

受體是克隆載體的宿主，是外源目的基因表達(dá)的場所。受體可以是單個(gè)細(xì)胞，也可以是組織、器官、甚至是個(gè)體

原核生物大腸桿菌是早期被采用的最好受體系統(tǒng)。

酵母菌是十分簡單的單細(xì)胞真核生物。高等植物一般用愈傷組織、細(xì)胞和原生質(zhì)體，

動(dòng)物生殖細(xì)胞或胚細(xì)胞作為基因工程受體，獲得了轉(zhuǎn)基因鼠、魚、雞等動(dòng)物，以及克隆羊。

人的體細(xì)胞同樣可作為基因工程的受體，轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系用于病理研究。第31頁/共92頁

目的基因

基因是一種資源，而且是一種有限的戰(zhàn)略性資源。獲得基因通過構(gòu)建基因組文庫或cDNA文庫，PCR直接從某生物基因組中擴(kuò)增。人工化學(xué)合成與醫(yī)藥相關(guān)的基因，抗病蟲害和惡劣生境的基因，編碼具特殊營養(yǎng)價(jià)值的蛋白或多肽的基因。1998年完成基因組測序的生物有11種，人類基因組于2002年宣告人類基因組計(jì)劃已經(jīng)基本完畢，已破譯了近萬個(gè)基因?！八净蚪M計(jì)劃”第32頁/共92頁基因分離的基本步驟1、材料選擇和DNA分子的片段化2、外源DNA片段和載體的體外連接3、體外重組的DNA導(dǎo)入寄主細(xì)胞進(jìn)行復(fù)制4、具有重組DNA的轉(zhuǎn)化子的篩選和繁殖5、基因功能鑒定第33頁/共92頁第34頁/共92頁

工具酶基因工程工具酶指體外進(jìn)行DNA合成、切割、修飾和連接等系列過程中所需要的酶，包括DNA聚合酶、限制性核酸內(nèi)切酶、修飾酶和連接酶。限制性核酸內(nèi)切酶用于有規(guī)律地切割DNA，已有上千種，PCR的耐熱性DNA聚合酶有Taq酶，修飾DNA分子的有甲基化酶

第35頁/共92頁能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中的某一段特定核苷酸序列，并在此切割DNA雙鏈的核酸內(nèi)切酶。GGTACCCCATGG5’3’3’5’GGTACCCCATGG5’3’3’5’限制性核酸內(nèi)切酶

（restrictionendonuclease）第36頁/共92頁

限制性核酸內(nèi)切酶的類型特性I型II型III型限制與修飾活性單一多功能核酸內(nèi)切與甲基化分開雙功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)3種亞基單一成份2種亞基識(shí)別序列特異特異（對(duì)稱）特異切割位點(diǎn)距識(shí)別位點(diǎn)1000bp隨機(jī)切割識(shí)別序列內(nèi)或附近距識(shí)別序列30bp處序列特異的切割不能能能在DNA克隆中的用處無用十分有用用處不大第37頁/共92頁新技術(shù)研究（以PCR為例）長片段PCR技術(shù)、反轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)、免疫PCR技術(shù)、套式引物PCR技術(shù)、反向PCR技術(shù)、標(biāo)記PCR技術(shù)、復(fù)合PCR技術(shù)、不對(duì)稱PCR技術(shù)、定量PCR技術(shù)。錨定PCR技術(shù)、重組PCR技術(shù)等等第38頁/共92頁第39頁/共92頁P(yáng)CR技術(shù)的基本原理通過DNA變性、引物與模板DNA一側(cè)的互補(bǔ)序列復(fù)性配對(duì)，耐熱性DNA聚合酶催化引物延伸等過程的多次循環(huán)，獲得待擴(kuò)增的特異性DNA片段成百萬倍地?cái)U(kuò)增。第40頁/共92頁第41頁/共92頁引物(Primer)與待擴(kuò)增的特定靶DNA區(qū)某一末端序列互補(bǔ)的人工合成的寡核苷酸短片段。第42頁/共92頁P(yáng)CR引物的種類：Watson引物（引物1）：序列與正義鏈互補(bǔ)Crick引物（引物2）：序列與反義鏈互補(bǔ)第43頁/共92頁P(yáng)CR引物的長度：一般長：15-30bp引物太短，可能同非靶序列雜交，擴(kuò)增出非預(yù)期的產(chǎn)物。過長的引物與模板DNA的雜交速率下降，也會(huì)減低PCR的效率第44頁/共92頁P(yáng)CR引物的設(shè)計(jì)原則①應(yīng)用核酸系列保守區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)并具有特異性。②引物內(nèi)不能堿基互補(bǔ)形成二級(jí)結(jié)構(gòu)。③引物長度一般在15~30堿基之間。④G+C含量在40%~60%之間。⑤四種堿基要隨機(jī)分布。⑥引物之間不能有連續(xù)4個(gè)堿基的互補(bǔ)。第45頁/共92頁轉(zhuǎn)化方法研究（植物）a、農(nóng)桿菌介導(dǎo)b、聚乙二醇（PEG）、電激儀c、基因槍、激光微束c、子房注射、花粉管導(dǎo)入d、nanoreagentsforgenetictransformation第46頁/共92頁目前雙子葉植物基因轉(zhuǎn)移的常用方法。根癌農(nóng)桿菌的Ti(Tumerinduce)質(zhì)粒和發(fā)根農(nóng)桿菌的Ri(Rootinduce)質(zhì)粒上的一段T-DNA區(qū)可以轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞并插入到染色體中。利用Ti質(zhì)粒的這一天然的遺傳轉(zhuǎn)化特性,可將外源基因置換T-DNA中的非必需序列,即可使外源基因整合到受體染色體而獲得穩(wěn)定的表達(dá)。迄今所獲得的近200種轉(zhuǎn)基因植物,80％以上是利用根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化系統(tǒng)產(chǎn)生的。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法第47頁/共92頁根癌農(nóng)桿菌（Agrobacteriumtumefaciens）第48頁/共92頁細(xì)菌通過傷口進(jìn)入植物，在基因水平上轉(zhuǎn)化植物。細(xì)菌DNA中的編碼基因在植物細(xì)胞中表達(dá)，刺激植物細(xì)胞不受控制的分裂，形成瘤。第49頁/共92頁根癌農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒200-500kb的雙鏈環(huán)狀DNA分子，具有五個(gè)主要功能區(qū)域，T-DNA、質(zhì)粒轉(zhuǎn)移、冠癭堿代謝(opinecatabolism)、復(fù)制原點(diǎn)(ori)和毒性區(qū)域(vir)。直接參與轉(zhuǎn)移并整合的序列僅是T-DNA兩端與其它序列交界處的25bp不完全直接重復(fù)，右端的序列稱為右界(rightborder,RB),左端的為左界(leftborder,LB)。T-DNA區(qū)域內(nèi)的所有基因與轉(zhuǎn)移無關(guān)，所以將致瘤基因全部缺失后，將其它序列插入到這個(gè)區(qū)域，形成的T-DNA仍可將RB至LB內(nèi)的序列轉(zhuǎn)移并整合到植物基因組。第50頁/共92頁Rightborder5’-TGNCAGGATATATNNNNNNGTNANN-3’Leftborder5’-TGGCAGGATATATNNNNNTGTAAAN-3’RightLeftTherightandleftbordersoftheT-DNAoftheTiplasmidare25bpdirect“repeats”importantformobilizationoftheT-DNAbyvirgeneproducts

第51頁/共92頁ThegenerationofatransgenicplantthroughthegrowthofacelltransformedbyT-DNA.infection第52頁/共92頁基因槍法基因槍法又稱微彈射擊法?；驹硎菍⑼庠碊NA包被在微小的金?；蜴u粒表面，然后在高壓的作用下微粒被高速射入受體細(xì)胞或組織。微粒上的DNA進(jìn)入細(xì)胞后整合到植物染色體上得到表達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)化。是繼農(nóng)桿菌介導(dǎo)法之后的第二大基因轉(zhuǎn)化法。在禾本科作物上應(yīng)用較廣泛。第53頁/共92頁基因槍轉(zhuǎn)化的操作步驟靶細(xì)胞或組織的預(yù)處理微粒子彈的制備裝備基因槍轟擊過渡培養(yǎng)進(jìn)行篩選培養(yǎng)或直接分化再生植株第54頁/共92頁P(yáng)DS-1000|HeSystem便攜式基因槍第55頁/共92頁第56頁/共92頁基因槍法轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)有：

無宿主限制：農(nóng)桿菌介導(dǎo)法只對(duì)雙子葉植物敏感，限制了它的應(yīng)用范圍。而基因槍沒有物種限制。

靶受體類型廣泛：可以是原生質(zhì)體，葉片，懸浮細(xì)胞，莖或根切段，種子胚，愈傷組織，花粉等。

載體簡化：基因序列

操作簡單快速但該方法轉(zhuǎn)化率低，外源DNA整合機(jī)理不清楚。第57頁/共92頁a、抗病毒病方面，以轉(zhuǎn)移病毒外殼蛋白（CP）基因b、抗蟲方面，蘇云金桿菌的Bt殺蟲晶體蛋白基因c、抗除草劑方面，將除草劑甘膦的靶酶（EPSPS）的cDNA轉(zhuǎn)入油菜2、植物轉(zhuǎn)基因應(yīng)用研究第58頁/共92頁根據(jù)育種目標(biāo)，從供體生物中分離目的基因，經(jīng)DNA重組與遺傳轉(zhuǎn)化或直接運(yùn)載進(jìn)入受體作物，經(jīng)過篩選獲得穩(wěn)定表達(dá)的遺傳個(gè)體，并經(jīng)過田間試驗(yàn)與大田選擇育成轉(zhuǎn)基因新品種或種質(zhì)資源。什么是轉(zhuǎn)基因作物（geneticallymodifiedcrops）?第59頁/共92頁轉(zhuǎn)基因育種的程序基因分離體外重組轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化體安全性評(píng)價(jià)結(jié)合常規(guī)育種轉(zhuǎn)基因品種遺傳穩(wěn)定性評(píng)價(jià)市場開發(fā)載體的構(gòu)建農(nóng)桿菌介導(dǎo)基因槍轟擊篩選第60頁/共92頁轉(zhuǎn)基因個(gè)體生長快，個(gè)體大，瘦肉率高，飼料利用率高轉(zhuǎn)基因動(dòng)物第61頁/共92頁生物發(fā)生器英國研制成功的轉(zhuǎn)基因羊，其乳汁中含有a[1]—抗胰蛋白酶，可治療肺氣腫病。病人以前只能依賴于注射人的a[1]—抗胰蛋白酶做替代療法，

價(jià)格昂貴，而現(xiàn)在用轉(zhuǎn)基因羊來生產(chǎn)，每升這種羊奶可售6000美元。

第62頁/共92頁基因工程與藥物許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。第63頁/共92頁基因工程藥品基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬）

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美國生物制藥產(chǎn)品種類及數(shù)量（PHRAM）疾病種類產(chǎn)品數(shù)量疾病種類產(chǎn)品數(shù)量感染性疾病39心臟病26神經(jīng)系統(tǒng)疾病28呼吸系統(tǒng)疾病22艾滋病及相關(guān)疾病19自主免疫系統(tǒng)疾病19皮膚病19移植13消化系統(tǒng)疾病11遺傳疾病11血液疾病9糖尿病及并發(fā)癥7不育癥5眼病3生長發(fā)育不良癥3骨質(zhì)疏松2妊娠預(yù)防2腫瘤疾病175

第65頁/共92頁基因工程胰島素胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。胰島素分子結(jié)構(gòu)第66頁/共92頁基因工程干擾素干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。干擾素生產(chǎn)車間干擾素分子結(jié)構(gòu)第67頁/共92頁基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬）是我國第一個(gè)國產(chǎn)化基因工程人干擾素α-2b，具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。第68頁/共92頁其它基因工程藥物人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)第69頁/共92頁基因診斷運(yùn)用基因工程設(shè)計(jì)制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。通過基因工程給患有遺傳病的人體內(nèi)導(dǎo)入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞第70頁/共92頁基因治療－SCID重癥聯(lián)合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細(xì)菌或者病毒感染，就會(huì)發(fā)病死亡。這個(gè)病的機(jī)理是細(xì)胞的一個(gè)常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）的基因（ada）發(fā)生了突變。可以通過基因工程的方法治療。第71頁/共92頁基因工程解決肥胖肥胖對(duì)健康的影響相當(dāng)于衰老20年，每年花費(fèi)$1000億以上。腸道和脂肪組織釋放控制食欲的信號(hào)到大腦，信號(hào)激素之一是來普?。╨eptin)，它由脂肪細(xì)胞制造。高水平可抑制食欲，不能穩(wěn)定和持續(xù)產(chǎn)生來普汀的人總是饑餓而變成肥胖。但有些肥胖者的來普汀水平比較高，用來普汀治療無效。Monsanto公司通過改造作物來改進(jìn)食品的營養(yǎng)。－3脂肪酸能降解心血管疾病發(fā)生率，－3脂肪酸來自藻類，將該基因轉(zhuǎn)入大豆，就可產(chǎn)生該脂肪酸。第72頁/共92頁（1）食品工業(yè)轉(zhuǎn)基因食品－－轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物,轉(zhuǎn)基因食品滲透到食品工業(yè)的各個(gè)方面，轉(zhuǎn)基因食品工業(yè)產(chǎn)值達(dá)2500億美元生物反應(yīng)器－含疫苗的農(nóng)作物、水果基因工程生產(chǎn)激素－增加產(chǎn)奶量和瘦肉型化的重組生長激素；改變奶成分－除去乳糖和乳球蛋白，高酪蛋白，品質(zhì)育種—提高小麥硬度，減少對(duì)淀粉的破壞，提高米的品質(zhì)；控制小麥谷蛋白亞基的數(shù)量，改善面粉的粘彈性等3、生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用第73頁/共92頁（2）石油工業(yè)（A）利用微生物勘探石油（B）油污及其他有機(jī)物、污水的處理：自然狀態(tài)和人為施加微生物

第74頁/共92頁(3)化工工業(yè)（A）農(nóng)藥殘留，出口減少，（綠色壁壘），生物技術(shù)將為化學(xué)工業(yè)帶來革命。農(nóng)業(yè)重組微生物生產(chǎn)“復(fù)合生物農(nóng)藥”，已達(dá)30多種，優(yōu)點(diǎn)是：無毒、廣譜性高，（B）葡萄球菌的耐藥性，使用化學(xué)藥品消毒將被復(fù)合酶（一種生物酶：溶葡萄球菌酶）－“生物消毒”技術(shù)所取代第75頁/共92頁(4)化妝品工業(yè)第一代化妝品：單純物理保護(hù)性能的普通油脂類化妝品第二類化妝品：油水混合化妝品第三類化妝品：由天然植物提取物制成

第四代仿生化妝品：用生物技術(shù)制造與人體結(jié)構(gòu)相仿，且具有高親和力的生物精華物質(zhì)的仿生化妝品

多糖物質(zhì)可降低皮膚羥脯氨酸含量，加速損傷上皮組織的修復(fù)，能有效保護(hù)皮膚水分，防止皮膚老化。磷脂類物質(zhì)具有保濕、養(yǎng)膚雙重功效。

透明質(zhì)酸:解決色素沉著問題，起到美白護(hù)膚作用

第76頁/共92頁五、基因工程的安全性

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國際上典型的轉(zhuǎn)基因作物的安全性事件Pusztai事件：英國Rowett研究所Pusztai博士，用轉(zhuǎn)雪花蓮凝集素基因的土豆喂大鼠，1998年秋天在英國電視臺(tái)聲稱大鼠食用了這種土豆后，體重和器官重量減輕，免疫系統(tǒng)受到了破壞。后果：綠色和平組織等反生物技術(shù)組織把這種土豆說成“殺手”，并策劃了破壞轉(zhuǎn)基因作物試驗(yàn)地等行動(dòng)，焚燒了印度的兩塊試驗(yàn)田，甚至美國加州大學(xué)戴維斯分校的非轉(zhuǎn)基因試驗(yàn)材料也遭破壞，以致研究生畢業(yè)論文都無法如期完成。英國皇家學(xué)會(huì)組織了同行評(píng)審，并于1999年５月發(fā)表評(píng)論，指出Pusztai的試驗(yàn)有六方面的錯(cuò)誤：不能確定轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因馬鈴薯的化學(xué)成分有差異；對(duì)食用轉(zhuǎn)基因土豆的大鼠，未補(bǔ)充蛋白質(zhì)以防止饑餓；供試動(dòng)物數(shù)量少，飼喂幾種不同的食物，且都不是大鼠的標(biāo)準(zhǔn)食物，缺少統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；試驗(yàn)設(shè)計(jì)差；統(tǒng)計(jì)方法不當(dāng)；試驗(yàn)結(jié)果無一致性等。

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斑蝶事件：康奈爾大學(xué)的一個(gè)研究組在《Nature》雜志上發(fā)表文章（1999），聲稱轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的花粉飄到一種名叫“馬利筋”的雜草上，用馬利筋葉片飼喂美國大斑蝶，導(dǎo)致44％的幼蟲死亡。這一結(jié)果在科學(xué)上沒有說服力：玉米的花粉非常重，擴(kuò)散不遠(yuǎn)，在玉米地以外５米，馬利筋葉片/CM2上只找到一個(gè)玉米花粉；2000年開始在美國三個(gè)州和加拿大進(jìn)行的田間試驗(yàn)都證明，抗蟲玉米花粉對(duì)斑蝶并不構(gòu)成威脅，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中用１０倍于田間的花粉量來喂大斑蝶的幼蟲，也沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)其生長發(fā)育有影響。

斑蝶減少的真正原因，一是農(nóng)藥的過度使用，二是墨西哥生態(tài)環(huán)境的破壞。

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加拿大“超級(jí)雜草”事件：在加拿大油菜地里發(fā)現(xiàn)了個(gè)別油菜植株可以抗一種、兩種或三種除草劑，因而認(rèn)為是轉(zhuǎn)基因的基因漂流而產(chǎn)生的“超級(jí)雜草”，怪罪于轉(zhuǎn)基因?；蚱鞑⒉皇菑霓D(zhuǎn)基因作物開始。如果沒有基因漂流，就不會(huì)有進(jìn)化，世界上也就不會(huì)有這么多種的植物和現(xiàn)在的作物栽培品種。舉例來說，小麥由Ａ、Ｂ、Ｄ三個(gè)基因組組成，它是由分別帶有Ａ、Ｂ、Ｄ基因組的野生種經(jīng)過基因漂流合成的。所以，以此來禁止轉(zhuǎn)基因作物，也是沒有道理的。第80頁/共92頁中國Ｂt抗蟲棉破壞環(huán)境事件：

2002年6月3日，南京環(huán)科所與綠色和平組織在北京召開會(huì)議，６月４日《Chinadaily》上發(fā)表了題為“GMCottonDamageEnviroment”的文章。綠色和平組織在其網(wǎng)站上刊登了南京環(huán)科所、綠色和平組織顧問薛達(dá)元先生長達(dá)26頁的英文報(bào)告，從而再次引發(fā)國際爭論，在歐、美產(chǎn)生巨大反響。６月５日德國《農(nóng)業(yè)報(bào)》發(fā)表了題為“中國研究：Ｂｔ棉破壞環(huán)境巨大”。綠色和平組織的“中國項(xiàng)目主管”聲稱：“棉農(nóng)將面對(duì)不受控制的超級(jí)害蟲”、“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉不但沒有解決問題，反而制造了更多的問題”、“棉農(nóng)將被迫使用更多、更毒的農(nóng)藥”。

事實(shí)上，抗蟲棉在中國實(shí)踐多年，深受廣大棉農(nóng)的歡迎。中國、美國、德國、加拿大、比利時(shí)、印度等國的科學(xué)家已在網(wǎng)上紛紛發(fā)表評(píng)論，反駁綠色和平組織的觀點(diǎn)。第81頁/共92頁2009年10月農(nóng)業(yè)部審批發(fā)放轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米和轉(zhuǎn)抗蟲基因水稻安全證書，這是中國首次頒發(fā)轉(zhuǎn)基因水稻的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。中國將可能成為世界上第一個(gè)種植轉(zhuǎn)基因主糧--水稻的國家。轉(zhuǎn)基因水稻是由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)所研發(fā)：在華恢1號(hào)和汕優(yōu)63這兩種水稻品種中轉(zhuǎn)入具有Bt抗蟲蛋白的基因Cry1Ab/Cry1Ac。引起爭論第82頁/共92頁百名學(xué)者致信人大呼吁立即停止轉(zhuǎn)基因糧食種植國內(nèi)外的許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都表明了轉(zhuǎn)基因食物存在潛在危險(xiǎn)。歐盟和日本一直對(duì)轉(zhuǎn)基因食物持否定態(tài)度，美國也沒有將主糧轉(zhuǎn)基因化。農(nóng)業(yè)部有關(guān)部門批準(zhǔn)其轉(zhuǎn)基因商業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)在令人費(fèi)解。中美兩國科學(xué)家對(duì)轉(zhuǎn)基因棉花跟蹤七年的調(diào)查表明，轉(zhuǎn)基因棉花的優(yōu)勢在第三年發(fā)生逆轉(zhuǎn)，不僅產(chǎn)量下降，使用農(nóng)藥等農(nóng)化產(chǎn)品也會(huì)大幅度上升。

轉(zhuǎn)基因主糧化的生物安全存在不確定性，商業(yè)化生產(chǎn)后的經(jīng)濟(jì)安全存在不確定性，綠色優(yōu)勢也存在不確定性，更大的憂慮在于轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化生產(chǎn)后的不可逆性，將安全性仍然存在廣泛爭議的轉(zhuǎn)基因食物主糧化，有可能危及民族與國家安全。第83頁/共92頁院士大力推進(jìn)生物技術(shù)研究與應(yīng)用

袁隆平：雖然中國雜交水稻技術(shù)目前在國際上領(lǐng)先，但如果不加強(qiáng)分子育種技術(shù)研究，短則5年、長則10年，中國的雜交水稻技術(shù)就要落后國際水平了。陳君石：天然食品不等于就是安全食品；沒有零風(fēng)險(xiǎn)食品存在；轉(zhuǎn)基因食品不構(gòu)成食品安全問題。許智宏：中國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展大力推進(jìn)轉(zhuǎn)基因生物品種研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，對(duì)于建設(shè)創(chuàng)新型國家、增強(qiáng)中國在高新技術(shù)領(lǐng)域核心競爭力、保障中國糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，均具重要戰(zhàn)略意義。

李家洋：面對(duì)全球日益嚴(yán)峻的糧食安全問題，可利用轉(zhuǎn)基因生物新品種培育、生物農(nóng)藥和