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1、专题4:生物技术安全性和伦理问题,转基因生物的安全性,一、转基因成果令人叹为观止,1.1972年美国斯坦福大学的伯格第一次重组DNA获得成功.,现代基因工程的创始人P伯格（美国,1926）在1960年以敏锐的科学预见力提出一个大胆的设想：是否可以创造出一种人工方法，把外界的遗传基因引入动物体内，以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢？1972年，伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后，再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来，于是产生了一种新的重组DNA分子，首次实现两种不同生物的DNA体外连接，获得了第一批重组DNA分子，这标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝
2、尔化学奖。,2.转基因的重要成果 (1)微生物方面:把某些重组DNA转移到细菌中表达获得成功,随后,使出现了具有重要经济价值的各种重组微生物,如可以清除石油污染的假单孢杆菌等.,利用转基因细菌制造蛛丝 多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。沙伊贝尔说：“我们正在与各行业联系，以检测这种新丝的品质，并进一步研发工业规模的生产技术。“ 蛛丝如果能实现大规模人工生产，将可以取代塑胶材料，用于眼部或神经外科手术的精细缝合，
3、也可用来制造胶布等伤口包扎材料或者人造韧带及肌腱等，应用前景极其广阔。在转基因细菌之前，曾有科学家尝试利用转基因山羊、转基因烟草、转基因土豆等制造蛛丝，但由于产量过低或丝质太差均未成功,转基因细菌可治癌症 英国医学专家日前将转基因大肠杆菌与一种抗癌药相结合，成功杀死了实验鼠体内的癌细胞。科学家将转基因大肠杆菌注射到实验鼠的肿瘤内，再给实验鼠注射一种名叫6MPDR的抗癌药。这种药无法单独发挥作用，但是一种由转基因大肠杆菌分泌的酶能将此药物“激活”，形成一种有效的毒素，将其周围的癌细胞杀死，而不伤害其它组织器官。,(2)基因制药方面:生物制药已经成为21世纪的朝阳产业.,近十几年来，在利用生物技术
4、制取新药方面取得了惊人的成就，已有不少药物应用于临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM集落刺激因子（GMCSF）、组织溶纤酶原激活素、白细胞介素2及白介素11等。正在研究的有降钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。随着生物技术药物的发展，多肽与蛋白质类药物的研究与开发，已成为医药工业中一个重要的领域，同时给生物制剂带来了新的挑战。在实际应用中，基因工程药物受到一定限制，如口服应用时生物利用度低，会受到消化酶的破坏，在胃酸作用下不稳定，在体内半衰期较短等，因此只能注射给药或局部用药。为了克服这些缺陷，已开始改为合成这些天然蛋白质的较
5、小活性片段，即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，又叫“小分子结构药物设计”。这类药物可口服，有利于由皮肤、粘膜给药，用于治疗免疫缺陷症、HIV感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等，其制造成本也更低。这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计，所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。,(3)转基因动物方面:受到转基因巨型小鼠获得成功的鼓舞,科学家又在培育生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽方面,不断取得辉煌成就.同时,科学家还把转基因动物变成生物反应器,(4)转基因植物方面:,预防乙肝不用打针，只要吃几个西红柿就
6、行。这可不是玩笑，中国农科院生物技术研究中心经过十年研究，培育出的抗乙肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试，明年有望上市。 抗乙肝西红柿与普通西红柿口感一样酸中带甜，不但可以直接食用，还可以榨成汁或炒菜吃，对人体没有任何毒副作用。据该项目负责人刘德虎研究员介绍，食用抗乙肝西红柿，虽不能治愈乙肝，但一年只吃几个，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经多代繁殖，使转入的基因稳定化。这种西红柿上市后将论个出售，每个售价大概在元左右,吃西红柿能防乙肝?,转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草,改变花色的转基因矮牵牛花,转 基 因 甜 椒,转基因草在穴盆中生长良好 .
7、,转 基 因 西 红 柿,蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程正在将它变为现实,(4)转基因植物方面:目前,科学家已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物.,基因一旦被改动，一方面可能引起生物体内一系列未知的结构与功能的变化；另一方面，转基因操作对生物体的影响会通过遗传传递。,转基因技术的安全性问题,外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？ 转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？ 是否会造成生态学灾难？ 人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？,二、对转基因生物安全性的争论,(1)在转基因生物中,有时候会出现一些人们意
8、想不到的后果的原因: a.对基因的结构,基因间的相互作用及基因的调控机制都了解得相当有限; b.转移的基因虽然是功能一致的基因,但不少是异种生物的基因; c.外源基因插入宿主基因组的部分往往是随机的.,(2)转基因生物与食物安全 a.转基因食物引起食物安全性问题的理由:安全性检测问题、滞后效应、担心出现新的过敏原、担心营养成分的改变; b.不必担心转基因食物安全性的理由:多环节、严谨的安全性评价,可以保证转基因食物的安全;科学家的负责态度可以防止新过敏原的产生;至今尚未发现食用转基因食品而影响人体健康的事例;没有足够的证据证明转基因食物有问题;,(3)转基因生物与生物安全 a.引起生物安全的理
9、由: 可能会扩散到种植区以外,成为野生种类,可能成为“入侵的外来干涉物种”,威胁生态系统中其他生物的生存，可能重组出对人类或其他生物有害的细菌或病毒,有可能使杂草成为除草剂除不掉的“超级杂草”; b.不引起生物安全的理由:扩散到种植区以外就很快死亡。要表现出新性状,必须具有一定的水肥等条件,以及配套的种植技术。由于生殖隔离的存在,使他们很难与其他植物杂交。花粉传播的距离有限、存活时间有限。,(4)转基因生物与环境安全 a.引起环境安全的理由: 打破自然物种的原有界限,改变了生态系统中能量流动和物质循环,重组微生物可能对人类的生活环境造成二次污染,重组DNA与微生物杂交,可能产生有害的病原微生物
10、;转基因植物花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜂蜜,再经过食物链传递; b.不引起环境安全的理由:转基因不会改变生物原有的分类地位,不会破坏生态系统的稳定性;转基因抗虫作物的种植,减少了农药的使用量;抗除草剂农作物的种植,减轻了农田管理的负担,保护了农田的土壤环境;,三、理性看待转基因技术,a.趋利避害,而不能因咽废食 b. 建立相应的法规,如1993年制定的 和2002年颁布的 ,专题4:生物技术安全性和伦理问题,关注生物技术的 伦理问题,一、克隆技术引发的伦理问题,克隆人,二、设计试管婴儿引发的伦理性问题,什么是“试管婴儿”？ 体外受精技术,俗称“试管婴儿”，目前是世界上最广为采用的生殖辅助技
11、术。“试管婴儿”并不是真正在试管里长大的婴儿，而是从卵巢内取出几个卵子，在实验室里让它们与男方的精子结合，形成胚胎，然后转移胚胎到子宫内，使之在妈妈的子宫内着床，妊娠。正常的受孕需要精子和卵子在输卵管相遇，二者结合，形成受精卵，然后受精卵再回到子宫腔，继续妊娠。所以“试管婴儿”可以简单地理解成由于实验室的试管代替了输卵管的功能而称为“试管婴儿”。,我国第一例试管婴儿,试管婴儿简图,三胞胎试管婴儿1男2女,三、基因检测引发的伦理性问题,什么是基因检测? 基因检测是从血液或从其他体液和细胞检测一个人的DNA的技术。基因检测可以诊断疾病，也可以用于疾病风险的预测。疾病诊断是用基因检测技术检测引起遗传
12、性疾病的突变基因。 近年非常令人兴奋的是预测性基因检测的开展。利用该技术在疾病发生前发现疾病发生的风险，提早预防。 检测的时候，先把受检者的基因从血液或其他细胞中提取出来。然后用可以识别可能存在突变的基因的引物和PCR技术将这部份基因复制许多倍。复制后，有许多方法可以判断这部分基因是否存在突变。方法有：有特殊标记物的突变基因探针方法、酶切方法和基因序列检测的方法等。,1.基因检测的优点,通过基因检测可以及早采取预防的措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的.,2.基因检测引发的问题及解决的办法,(1)问题:,目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识,要想通过基因检测达到预防疾病的目
13、的是困难的; 基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力; 个人基因资讯的泄露会造成基因歧视.,(2)解决的办法: 对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传授,伦理道德教育,立法得以解决.,专题4:生物技术安全性和伦理问题,禁止生物武器,引言:有一部描写日本“731部队”的国产影片，它所反映的是一个真实的故事。1940年这个部队驻扎在离哈尔滨市20公里的平房地区，他们拿活人作实验，残害了无数的爱国志士和抗日的同胞。这支部队又叫“细菌部队”。他们使用的“陶瓷炸弹”，也就是我们所说的“生物武器”。什么是生物武器呢？,一、生物武器,生物战剂及施放它的武器、器材总称生物武器。生物战剂是指在战争中使
14、人、畜致病，毁伤农作物的微生物及其毒素。,1、什么是生物武器?,2.生物武器的种类,通常分为细菌、立克氏体、衣原体、病毒、真菌和毒素六大类。,生物武器的种类,细菌:鼠疫杆菌，霍乱弧菌，伤寒杆菌，炭疽杆菌,病毒:天花病毒，出血热病毒，动物痘病毒,重组基因技术制造全新的致病菌: 重组蜡状杆菌,重组流感病毒,新型鼠痘病毒,神经毒剂：如肉毒杆菌毒素,艾滋病毒是生物武器？,非典病毒:针对我国的基因武器?,二、生物武器的性能及其防护,1.生物战剂的使用方法 (1)施放生物战剂气溶胶; 生物战剂分散成微小的粒子悬浮在空气中，这种微粒和空气的混合体叫气溶胶。它能随风漂移，污染空气、地面、食物，并能渗入无密闭设
15、施的人防工程，人员吸入即可致病。直接施放生物战剂气溶胶是最基本的使用方式。它可从空中直接布洒，也可把喷洒器投至地面喷放，还可人工投放。 (2)投放带菌昆虫,动物和其他媒介物 昆虫、动物和杂物被生物战剂感染或污染后，用多格炸弹等多种方式投放到被袭击地域，它们便可将病原体传给人们，使其致病。 (3)其他方法用生物战剂污染水源、食物、通风管道，遗弃带菌物品、尸体或遣返俘虏等，间接使人感染疾病。,2.生物武器的伤害作用 (1)生物战剂侵入人体的途径:吸入(生物战剂污染空气，可以通过呼吸道吸入，感染致病 ),误食(食用被生物战剂污染的水、食物而得病（如霍乱、痢疾等疾病）。 ),皮肤接触(生物战剂如炭疽杆
16、菌等，或带菌物品上的病毒可直接或间接经皮肤、黏膜、伤口进入人体。),昆虫叮咬(人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会使血液污染而致病 ); (2)生物战剂的致病症状:发热,头疼,全身无力,上吐下泻,咳嗽,恶心,呼吸困难,局部或全身疼痛等各种不同症状.,(3)生物武器的杀伤特点:,() 致病力强,多数具有传染性; 某些生物战剂只需少数病原体侵入人体，就能引起发病。例如，几十个野兔热杆菌侵入人体就能致病。某些生物战剂，例如，鼠疫杆菌等，有很强的传染性，在一定条件下能在人员之间传播，长期流行。 () 污染面积广; 生物战剂致病力强，气溶胶可随风飘散，在气象、地理条件适宜时，可造成大面积污染区 () 不易被发现; 生物战剂气溶胶无色无味，加之敌方多在黄昏、夜间、拂晓、多雾时秘密施放，不易被人发现。,() 有一定的潜伏期 生物战剂致病需经几小时至几天的时间，在这个期间人员不会很快减弱工作能力。 () 受自然条件影响大 风速、气温对气溶胶传播有影响，大雪、低温、干燥、日晒等，能加速病菌的消亡。,
