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生命科学概论论文

内蒙古科技大学

本科生结课论文

题目：

生命科学概论

—基因工程技术

学生姓名：

XXXXXXX

学院:

信息工程学院

学号：

XXXXXXX

专业：

通信

班级：

XXXXXXX

基因工程技术

【摘要】从20世纪70年代初发展起来的基因工程技术，经过30多年来的进步与发展，已成为生物技术的核心内容。

许多科学家预言，生物学将成为21世纪最重要的学科，基因工程及相关领域的产业将成为21世纪的主导产业之一。

基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。

【关键词】基因工程；应用；问题；前景

一、什么是基因工程

要弄清楚上述问题，必须首先搞清楚什么是基因工程。

生物学家于20世纪50年代发现了DNA的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。

60年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。

在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。

美国从1991年起，准备用15年时间完成人体基因组测序计划。

二、基因工程的应用

2.1在农业方面

农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。

农作物生物技术的目的是提高作物产量，改善品质，增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。

基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。

由于植物病毒分子生物学的发展，植物抗病基因工程也也已全面展开。

自从发现烟草花叶病毒（TMV）的外壳蛋白基因导入烟草中，在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状，通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力，已用多种植物病毒进行了试验。

在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面，也已取得很大进展。

植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。

由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战，耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种（系）也已获得成功。

植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。

科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长，从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。

将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来，导入植物体可获得转基因植物，目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。

随着生活水平的提高，人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。

实践证明，利用基因工程可以有效地改善植物的品质，而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域，近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展，如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因，成功地导入到马铃薯中，培育出高蛋白马铃薯品种，其蛋白质含量接近大豆，大大提高了营养价值，得到了农场主及消费者的普遍欢迎。

在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究。

2.2、基因工程应用于医药方面

目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一，发展前景非常广阔。

基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。

它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。

在很多领域特别是疑难病症上，基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。

我们最为熟悉的干扰素（IFN）就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。

目前，应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段；专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。

由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂，最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒，修复、促进肝细胞再生的全过程。

经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。

此项基因学研究成果在国际治肝领域中，是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。

2.3、基因工程应用于环保方面

工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，已成为人们十分关注的问题。

基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。

美国利用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在数小时内可将水上浮油中的2/3烃类降解完，而天然菌株需1年之久。

也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。

它能钉死蚊虫与害虫，而对人畜无害，不污染环境。

现已开发出的基因工程菌有净化农药的DDT的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物（铅、汞、镉等）的基因工程菌及植物等。

90年代后期问世的DNA改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的载体，就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。

三、面临的问题

3.1生命伦理探讨的一个突出问题是人的问题

人既有自然属性,又有社会属性和思维属性。

自然属性是指人的生物性。

每个人都是在由23对染色体编码的遗传程序控制下形成生命个体的。

编码遗传程序不同,构成人的生命特征也就不同。

思维属性则是以人脑为思维器官的属性。

然而,随着基因工程的发展,从而使这一问题出现纷争。

利用基因工程技术,科学家可将人的有关基因移植到动物身上,长出人的器官,这就是“转基因器官”,然后再将其移植到需要的人身上。

猪是第一候选的动物,因为猪的器官构造与人最相似,基因也与人最相近,而且猪长得快,10个月就能长成。

对于需要移植转基因器官的病人来说,就有可能变成“人面兽心”、“人面猪脑”了。

如果一个人的心被换成猪心,脑被换成猪脑,那他还会是人吗?

曾是国际基因学大会主席罗伯特·海恩斯（RobertHanynes）对此就明确提出:

对基因的研究向人们表明,从深层意义上来说,我们都是生物机器,这种机器像其他机器一样,可以改变,复制或叫申请专利。

既然可以将其他物种的基因或动物器官移植到人身上,那么人的自然属性和思维属性必定发生改变,“人是什么”的问题在基因工程面前受到挑战。

生与死的问题是生命伦理的又一问题。

基因工程一个基本应用范围就是分析人的老化机理,并提出解决方法。

医学研究认为:

正常细胞的分裂次数是有限的,使人呈现出衰老和机能低下的状态,但癌细胞却可以无限制地分裂。

科学家进一步发现,这是因为癌细胞中存在延长染色体端粒的酶,而在正常人体细胞中制造这种酶的遗转基因完全处于“关闭”状态。

如果能够激活人体细胞中产生端粒酶的遗传基因,让人体细胞像癌细胞那样无限分裂下去,延长人的寿命就成为可能。

人类或许可能向“长生不老”的目标迈进一步,但“长生不老”真是人类的福音吗?

人之所以对生命崇高价值予以孜孜不倦地追求,在艰难困苦中仍对未来充满信心,就在于生命的短暂,就在于人只有一次生命。

如果连这样的一个内在源泉都不存在了,人生单调和生活缺乏意义的状况就会出现。

这是涉及到死的问题。

在生的问题方面,利用生殖系基因治疗可以改变生殖细胞程序,从而以确保“不利”基因不会遗传给后代,并可以通过基因拼接把“完美”基因重组强加给后代以制造出“超人”。

这种为了使胎儿长大后增强人体某种性状或改变某一性状以满足个人偏好,对胎儿进行生殖系基因治疗的方法,如果是为医学目的,即为治疗疾病或预防疾病也无可厚非;但如果是为非医学目的,其结果必然是干涉人的生存权和发展权。

婴儿一出生,不管其是否愿意,就已经打上人类科技的烙印。

基因工程与几千年的自然进化分庭抗礼,对人类来说,未必是一件好事。

3.2基因工程中的人的权利

在基因工程发展过程中,一项基础性的工作就是分析基因。

“人类基因组计划”正是出于此目的提出来的。

“人类基因组计划”的最大任务在于探索人体基因的所有奥秘。

然而,在这么做的同时,研究成果是否会成为主张优生学人士用以排除异类的借口?

例如,擅自以控制智力或某些行为的基因,来区分人为的优劣等级,甚至可能引发新的种族、性别的歧视。

这种基因歧视伤害的对象可以是个人、家庭以及群体。

一个人的“不利”基因泄漏后,就可能使他陷入找不到工作、得不到保险、找不到朋友的困境,必然会造成家庭不和,陷入危机。

对于一个群体来说,有些少数民族由于某种基因缺陷,使他们得不到公平的对待,影响民族和睦、国家安定。

为了防范基因歧视,最重要的一个办法就是要保护个人和家庭的基因隐私。

基因检测必须面对一个独特的问题;除当事人外,谁有权知道基因结果,是医务工作者还是雇主、保险公司?

未经当事人同意,其他人无权知晓他人的基因信息,人的基因隐私权应该得到保护。

当然,基因检测应用于司法鉴定、亲子鉴定或医疗研究等方面,应该是允许的。

针对此类情况,我国部分科学家曾就人类基因组的研究及其成果应用方面向国际社会提出四点建议:

应该集中用于疾病的治疗和预防;应始终坚持知情选择的原则;应保护个人基因组的隐私权,反对基因歧视;应努力促进国际和平、民族和睦与人际关系。

3.3基因工程中的生态伦理

基因工程的另一应用成果是转基因动植物。

转基因动植物,可以有效地缓解全球粮食不足的压力。

但在生态伦理方面,对环境保护带来的负面影响也是不可能回避的。

自然界是一个包含着诸多对立面的动态平衡系统,有着自身的生物链。

“一物降一物”,正是生物链的真实写照。

但转基因动植物的出现,由于没有天敌的制约,就会破坏原有物种之间的竞争协作关系,扰乱原本和谐有序的生态环境,甚至会使生态系统受到毁灭性打击。

在植物方面,人类可以根据自身需要通过遗转修饰使传统的农作物变成抗草剂作物、抗昆虫作物。

生态学家就担心,转基因作物所具有的新的特性有可能会转移给附近的其他野生植物,能抵抗除莠剂的转基因油菜就会使其附近的野生芥菜受到感染,从而使除草剂对其失去作用。

美国研究人员1999年5月也发现一种转基因玉米产生的花粉导致蝴蝶幼虫、农田益虫死亡。

研究人员还认为这种转基因花粉能飘飞60米远,可能对生态环境造成危害。

在动物方面更是如此,由于转基因动物技术有其盲目性和不可预测性的特点,外源基因引入受体细胞后,可以随机地插入受体细胞中的任何位置,很容易导致内源有利基因结构的破坏或失活,或激活有害基因。

实际上,经过数万年自然选择、优胜劣汰进化的生物有机体,包括它们的基因类型是高度完善并最适应它们所处的环境的,对有机体任何部分的改变,将减少他们对环境的适应度。

转基因动植物能否适应自然环境,是一个问题。

当然,为了让转基因生物能够生存下来,用技术方法改变环境也是可能的,可是这种人类行为的直接后果是破坏原有环境,危及原有生物的继续生存。

基因工程技术刚刚登上历史舞台,就已经展示了它无限广阔的应用前景,它将给人类创造巨大的物质财富,带来丰富的利润。

然而,我们也必须有足够的警惕,谨防它破坏生命,给人类和社会造成极大的灾难。

因此,人类的任务不仅在于进行基因研究、开发和成果应用,也在于如何用伦理、法律法规研究其成果的应用,以保证基因工程技术朝着有利于人类和社会进步的方向健康发展。

四、前景展望

由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。

而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。

所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。

其应用前景十分广阔。

我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。

但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。

比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。

还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。

转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。

而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。

所以，我们要在抓住机遇，大力发展基因工程技术的同时，需要严格管理，充分重视转基因生物的安全性。

【参考文献】

[1]楼士林，杨盛昌，龙敏南，等.基因工程[M].北京：

科学出版社，2002.

[2]李庆军，董艳桐，施冰.植物抗虫基因的研究进展[J].林业科技，2002，27

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