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1、基因、转基因工程、及转基因食品的安全性赵本樱前言 最近围绕转基因水稻种植问题，我国掀起一场赞成和反对的争论。反对的大多是从事人文 社的专家、学者、有胆识之士。基因学说（以往称遗传学说）是1915 年美国科学家摩尔根在奥地利生物学家孟德尔提出遗 传的分离定律、自由组合定律和遗传因子学说的基础上创立的。前苏联李森科等人把孟德尔 -摩尔根的遗传学说定性为资产阶级唯心主义产物，试图推反这一学说，前苏联凡赞同孟德 尔-摩尔根的遗传学说的都受到迫害、甚至死刑。在极左思想指导下我国许多按照孟德尔-摩 尔根的遗传学说从事生物、遗传学研究的科学家的工作受到极大的干扰、在反右及文化大革 命中人身又受到不公待遇。中
2、国在”文化大革命时期。国外、基因工程的研究正处在迅速发 展期,我国落后了。基因工程的研究成果是受专利保护，谁先研究成功谁得益。我国大豆现 在80%受制于美国，因为从美国进口的大豆通过基因改造、出油率高、价格便宜。我国袁 隆平下放劳动期间,研究成杂交水稻（杂交也是基因工程的一种 ）,使水稻每亩产量提高到 1000 斤以上。解决了我国十三亿人口吃粮问题。由于当时我国许多人没有专利保护意识。 有了成果,一些媒体又热衷采访报导。当我国有关部门想到应申请国际专利。国际专利局把 袁隆平每个时期研究成果，是谁、什么时候公开报导的资料全部拿出来、因此、这项研究成 果已失去申请到专利的时效性。巳自动放弃专利保护
3、权。改革开放卅多年,我国科学家急起 直追、取得了许多可喜的成果、与先进国家的差距正在逐步缩短。新生事物必然有许多地方不被众人所了解、产生疑惑、反对，这是正常现象。故我们从事这 方面工作的领导、研究工作者必须清楚地认识到国家出资研究的费用都是来自纳税人。老百 姓有知情权。美国、加拿大、欧盟等政府部门关于转基因生物等各种审批文件以及相关的详 细研究试验信息都是公开的。新的成就受专利保护（申请专利必须是先申请、申请后将这些 信息公开、由公众进行审议、如果符合专利三新要求、就可以受到保护）。同时也做好了产 品的科普宣传工作、一上市就很容易被公众所接受。今天、我们介绍这方面的知识目的是希望我国的基因工程
4、和转基因食品能正常健康地发展、 造福于人民。一. 什么是基因什么是基因基因是有遗传效应的DNA片段,遗传物 质，人类I、老、病、死的内因。基因（gene）是细胞核中DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，即在DNA分子 中能够发出制造 RNA 和蛋白质指令的段落。基因是遗传物质，它储存着遗传信息能把上一代的信息正确地传给下一代。基因的分子结构组成和DNA大分子结构一样都是由A 腺嘌呤碱基 G. 鸟嘌呤 + 去氧核醣（戊糖） + 磷酸 组成、称去氧核苷酸。C. 胞嘧啶T. 胸腺嘧啶碱基 + 去氧核醣称去氧核苷（或脱氧核苷）、再加上磷酸分子组成即称去氧核苷酸。和去氧核醣（分子量101）结合
5、的碱基为四种A腺嘌吟（分子量135.13）.、G.鸟嘌吟（151.13）、C. 胞嘧啶（110.11）、 T. 胸腺嘧啶（126.11）。称其为碱基因为它们在化学上属含氮的杂环碱性 化合物。下面:为它们的分子结构图。DNA 分子（包括其组成基因分子）就是由它们组成的去氧核苷酸排列组合而成。上面图中:C原子黑色;N原子兰色;H原子白色;O原子红色;P原子黄色；戊醣五角形灰色 假设一个DNA分子上具有100对碱基，它们在这个DNA分子上的排列就有410（种申，DNA的 分子是巨大的，人的一个细胞中DNA有3X109碱基对。去氧核苷酸的排列可以说是无穷无 尽的。遗传信息就贮存在它的排列顺序中。现在研
6、究结果认为人类有30亿个碱基对，约3万多个基因,我们破译了约5000个。我们知道任何动、植物作为人类的食物（包括细胞中的DNA及DNA分子中的各种基因），进入 人的消化系统很快被消化液中的各种酶所分解成小分子量单体。然后有选择性的被胃肠道的 粘膜吸收，进入人体后再根据自身需要合成人体细胞内自己的 DNA。美国科学家挑选了一些志愿者，让他们每天吃转基因食物，其中有七人是实验前胃被切除者、 但身体没有异常。经一周检查，那些胃被切除者、粪便中食物里转入的基因仍然完好，而胃 完好者粪便中食物里转入的基因己经全部分解了。二. 基因的变异基因是物种的遗传因子它会随看环境等的条件影响而变异。（一）.物理：宇
7、宙（高能量粒子）射线、B射线、X射线、紫外光、温废、磁力线、高真空、 失重（太空） 。应用于产抗生素菌种的变异如筛选能产高效价的青霉素、红霉素的菌种,太 空植物等。（二）.化学：在不同pH值（酸、碱度）条件下，和某些药物作用下使病毒、细菌失去致病性 而制造成活体疫苗。病毒、细菌产生抗药性也属於基因变异。（三）. 杂交： 是在同一物种间转基因、即筛选得优秀的母系、父系交配，培育出超过双亲 的杂交后代。我国袁隆平发现原生稻株的优势以后、用了九年时间培育成强优势高产水稻、 产量每亩达 1000 斤以上。生物的基因一旦变异要经过八代迭育、才可以得到稳定的优势物种，整个过程对植物而言 约需10年时间。（
8、四）. 转基因： 是将一种生物（可以是同种也可以是不同种）细胞 DNA 上的基因转移到另 一个生物细胞内DNA分子上，从而得到一个新的物种，操作难度很大。三. 转基因工程： 像一个建筑工程，根据人类需要，按照设计图纸，对基因进行切割、复 制、加工、拚接、组装、再培育、筛选后创造出一个新的完全根据人的意愿改变的物种。 故称之。要完成一个转基因工程需要三个关键步骤：（一）.找到需要转入的基因。即人类希望对某种生物有好处的基因，弄清楚它的功能和序 列。（二）.把这个基因片段（分子）从生物细胞DNA分子上切割并取出来。（三）把这个基因送到另一个生物细胞中去、并接到该生物细胞核内DNA体上。要完成这三个
9、步骤、离不开三个重要技术：（一）.基因切割分离技术-用基因切割酶。 1965年发现基因内切酶、 1968年成功分离出 内切酶、 1971 年首次完成对基因的切割与分离。（二）.基因复制技术一-基因扩增技术（PCR），能把切割下来的一个基因片段复制成大量相 同的基因片段。细胞非常小、基因片段更小;因为转基因成功率非常低，用大量的基因片 段可以提高成功率。（三）.基因输入技术-找到能够把基因片段送入另一个物种细胞内去的载体，并将基因片 段与目的生物细胞核内DNA接上。给植物转基因已成功的方法有三：1. 用基因枪射进去。要用基因枪一个一个细胞地把基因片段射进去，进了细胞核是否能接在对方的DNA上还要
10、通过培养细胞长成植物才能分辫。2. 让细菌带进去。有一类土壤细菌称为”农杆菌”它们生活在泥土里 ,当植物的根受伤 时,农杆菌就会自动聚集在根的受伤部位 ,刺激植物长出小根 ,农杆菌中含有两种质 粒,Ti质粒和Bi质粒。这两种质粒带有一段特殊的DNA片段叫做T-DNA。科学家研究 只要将外来的基因片段插入农杆菌的T-DNA上，再利用这种农杆菌去感染植物，通过 植物的伤口进入植物细胞，顺便就能将插在T-DNA上的基因片段进入植物细胞中去。3. 从花粉管溜进去 当花粉落到成熟的雌蕊的柱头上，受到柱头分泌物的刺激，花粉开始萌发细长的花粉管、管子一直钻进花的子房里，子房里藏着植物的胚珠，花粉管继续向里伸
11、一直插入胚珠 里才罢休。胚珠里有卵和极核，花粉管里有两颗精子、一个和卵结合形成胚、另一个与极 核融合生成胚乳，胚所需的营养由胚乳提供、逐渐长成植物的种子。我国科学家首先研究 成功并采用在适当的时间从花粉管中注射基因片断可随精子一起进入卵细胞的这一个技 术。给动物转基因1. 显微注射法:可以把大小不同基因片断注射到已受精的卵细胞核中。2. 在细胞上打洞:先将外源基因稆胚胎细胞一起放在培养液中，细胞被扎刺后、外源基 因会自然流入细胞体内与细胞核结合、而细胞膜又会迅速修复、保证细胞的安全。3. 让精子带进可卵细胞 精子头部外膜有一种特异蛋白质能与基因片段结合，所以当精子与外源基因一起孵育 在一定条件
12、下外源基因便进入了精子，然后将这种精子送入雌性动物的卵细胞。还有 一种是对精子进行电击、造成暂时性电穿孔、将外源基因导入精子。4. 将病毒当作运载工具病毒的特点:(1).容易变异， (2).病毒在体外不吃不动、一旦进入生物体内、病毒外 壳蛋白就会黏附在生物体细胞膜上、刺透细胞膜，然后、将病毒体内的基因等物注射 进生物细胞体内、利用细胞里的各种营养、大量地繁殖，在不到二十分钟内就可能繁 殖出几万个后代。一个细胞被撑破了、几万个病毒出来再去感染其他生物细胞。 (3). 有的病毒还分泌毒素。我们可使病毒失活或部分失活、毒牲减弱或诮除其毒性，然作为外源基因携带者、利 用病毒外壳会黏附在生物体细胞膜上、
13、刺透细胞膜的功能将外源基因带入另一个物种 细胞的DNA上。世界上获得转基因的植株有一百十多种，许多己申请专利受保护。已批准上市的转基因食 物一千多种。大多数在美国。粮食作物: 有水稻、玉米、马铃薯等。经济作物: 有棉花、大豆、油菜、向日葵、亚麻等。蔬菜作物: 有蕃茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花柳菜、胡萝卜、茄子、生莱、芹菜等。牧草: 苜蓿、三叶草等。水果: 苹果、核桃、李子、木瓜、甜瓜、草莓等。花卉: 矮牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等。树木：杨树。 己经大规模种植：有大豆、玉米、棉花、油菜、马铃薯、西葫芦、木瓜等。 正在推广的有水稻、香蕉、棕榈、木薯、甘薯等。研究和开发转基因植物的目的：1. 抗病害
14、病毒、病菌、真菌都会引起植物病害而引起大面积农作物减产仍至绝产。1983年世界上第一株转基因植物在的美国诞生。1986年的美国培育出抗花叶病毒的烟草。以后科学家们陆续培育出抗病害的马铃薯、 蕃茄。使水稻获得抗白叶枯病基因等。2. 抗虫害 正常年份虽然大量使用农药、仍有10%以上的农作物因虫害而减产。科学家发现苏云金芽胞杆菌(Bt)分泌一种能将虫杀死的蛋白、将这一种能产生杀虫蛋白的 基因切割下来转接到植物细胞内，首先培育出能抗虫害的烟草、后又得到抗虫害的番茄、 棉花、水稻、玉米、及杨树。能抗虫害的农作物推广种植后，将可以不必再喷洒农药、节省了劳动力、避免农药对环境 的污染。3. 抗除草剂 杂草和
15、农作物争夺土壤里的营养，是农作物又一大敌。目前广泛地使用除草剂来除草。但 除草剂也可以杀死许多农作物的幼苗。若能培育出抗除草剂的农作物既可解决杂草生长与 作物争夺营养问题，又可减少除草剂使用量。现在抗除草剂的转基因玉米己研究成功。4. 抗逆境的能力 提高农作物在不良环境下如盐碱性土壤、气候寒冷或炎热、干旱或洪涝等条件下仍能生长 的能力。如我国科学家巳获得抗浓度为1%盐份的苜蓿、耐浓度为 0.8%盐份的草莓、耐浓 度为 2%的烟草和耐盐性水稻等。5. 改良植物品质(1).使马玲薯含人体必需氨基酸；(2) 含10%赖氨酸的玉米；(3) 含0-胡萝卜素的大米 (又名金色大米);(4).使矮牵牛花色表
16、现出自然界没有的变异、提高这种花的观赏性;(5). 不易腐烂变质的蕃茄，防止在贮藏运输中损失。 (6)能在冷冻冰柜里贮藏的蕃茄、草莓(从 北极比目鱼细胞中找到能抗冷冻的基因、成功地转移到蕃茄和草莓的细胞里而获得)。6. 减少化肥的使用 将在与豆科植物根部共生的固氮菌中的固氮酶基因导入植物，使该植物细胞开发自己的固 氮能力。如我国科学家将这一基因导入烟草的叶绿体中、试验初获成功。四. 转基因食品的安全性美国是生产和消费转基因食品最早最多的国家。大部分玉米、大豆、小麦巳被转基因了。 在美国超市有4000 多种商品含有转基因成分。事实上转基因食品进入美国人的生活巳有 近十年时间，在这十年时间中没有发生过因为吃了转基因食品而产生不适的病例
