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1、现代生物技术,滕庄中学 李金东,基因工程,原理,应用,克隆技术与伦理道德,原理,应用,安全性,克隆技术,生物技现代术,基因工程的原理：,就是可把来自任何一种生物的基因放置到与其他毫无亲缘关系的寄主生物中，因而应用基因工程技术，就可能按照人们的主观愿望，改造生物的遗传特性乃至创造出自然界中原本不存在的新的生物类型。是分子水平上的操作。,1、基因工程在医药业中的应用：生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。,4、基因疗法是基因工程的又一重大应用,2、基因工程在农业上的应用：农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等。,3、基因工程在工业方面的应用：转基因产品已进入商品化生产。,应用,从人血中提
2、取干扰素，300L血才提取1mg！,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取2040mg干扰素,人造血液及其生产,基因工程药品 干扰素,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,特点：导入另一种生物的优良性状基因，获得新性状抵抗恶劣环境因素，从根本上改变作物的特性,用于改善畜产品的品质,优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适,转基因牛的乳汁，降低乳糖含量,基因治疗：是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。1971年，美国科学家在体外
3、做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。,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？,对转基因生物安全性的争论,a.对基因的结构,基因间的相互作用及基因的调空机制都了解的相当有限;b.转移的基因
4、虽然是功能一直的基因,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.,1、在转基因生物中,有时候会出现一些人们意想不到的后果的原因,食物安全、生物安全、环境安全,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,b.不必担心转基因食物安全性的理由,反对“实质性等同”,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,把动物蛋白基因转入农作物，是否侵犯了宗教信仰或素食者的权益,没能足够的证据证明转基因食物有问题;,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
5、健康的事例,3、转基因生物与生物安全,a.引起生物安全的理由,b.不引起生物安全的理由,转基因植物可能会扩散到种植区以外，成为杂草,转基因生物可能成为“入侵的外来物种”威胁生态其他生物的生存,外源基因可能与感染转基因生物的某些细菌获病毒杂交，重组出对人类或其他生物有害的病原体。,有可能使杂草成为除不掉的“超级杂草”,扩散到种植区以外的转基因农作物很快死亡。,转基因农作物要表现出新性状，必须有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术。,由于存在生殖隔离，转基因农作物很难与其他植物杂交。,花粉传播的距离有限，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:,b.不引起环境安全的理由:,
6、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。,重组微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物，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。,转基因植物花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜜蜂,再经过食物链传递，有可能进入其他动物和人体内。,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。,新闻报道不实，增加了公众对转基因农作物的恐惧感。,三、理性看待转基因技术,1、首先认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的，以基因工程
7、为代表的一大批生物技术成果，进入人类的生产和生活，特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用。,2、要正视转基因技术带来的安全性问题，切实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利避害，而不能因噎废食。,3、完善相应的法令法规，利用法制手段确保转基因生物的安全性。如我国1993年制定的基因工程安全管理办法和2002年颁布的农业转基因生物标识管理办法。,4、增强科学家的法制意思，提高科学家的研究道德水平。,三、理性看待转基因技术,1、首先认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的，以基因工程为代表的一大批生物技术成果，进入人类的生产和生活，特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用。,2、要正视转基因技术
8、带来的安全性问题，切实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利避害，而不能因噎废食。,3、完善相应的法令法规，利用法制手段确保转基因生物的安全性。如我国1993年制定的基因工程安全管理办法和2002年颁布的农业转基因生物标识管理办法。,4、增强科学家的法制意思，提高科学家的研究道德水平。,克隆技术的原理,克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。克隆也可以理解为复制、拷贝，就是从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同。该技术利用细胞全能性的原理。是细胞水平上的操作。,克隆技术的应用,（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2
9、）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。,克隆技术与伦理道德,克隆技术的发展状况,A.广西畜牧研究所研究人员称，广西首例克隆猪的诞生，为获得人类异种器官移植所进行的转基因猪等研究奠定了坚实的基础，同时也为具有重要经济价值的广西特有巴马香猪及其他优良地方品种猪的保种开辟了一条新途径，广西体细胞克隆动物技术走向成熟。B.越南法律禁止以任何形式克隆人类，但允许克隆动物。克隆技术的赞成者希望，通过动物克隆能够找到一些治疗人类疾病的办法越南生物工艺学研究所的研究人员已在外国科学家提供技术帮助的情况下，成功克隆出一只小野猪和数只小猴
10、（长尾猕猴和恒河猴），但多数克隆动物存活时间预计不会超过60天。越南法律禁止以任何形式克隆人类，但允许克隆动物。克隆技术的赞成者希望，通过动物克隆能够找到一些治疗人类疾病的办法。C.英国政府同意人兽混合胚胎的研究，这种杂合胚胎遗传物质99%以上为人类本身的。D.2005年10月，韩国一个科研小组宣称，他们成功培育出世界首只克隆狼，一年多来小狼健康成长，“没有任何问题”。E.2007年3月，美国内华达大学教授伊斯梅尔-赞贾尼历经7年研究，最终利用向绵羊胚胎注射人体干细胞的技术，成功培育出一只含有15%人体细胞的绵羊。,去年，英国科学家明格提出了用母牛的卵子制造“人牛混合胚胎”的设想，在科学界引发
11、了巨大的争议。今年底，英国政府将对这些科学家提出的请求作出裁决，可以预见，这场争论不久将变得更加白热化。大胆设想 约10年前，当美国密歇根州立大学的乔斯奇贝利将自己的DNA（遗传物质）植入到母牛的卵子中时，他的大胆尝试在美国科学界引发了一场道德大辩论，当时的美国总统克林顿也站在反对者一边，指责其行为缺乏职业道德。虽然奇贝利和其同事为这种异种克隆技术申请了专利权，但他们不久就因试验失败而放弃了这项研究。有关异种克隆的争议也随之平息下来。但现在，一场是否要培育人牛混血胚胎的争议再次掀起。已有至少3支著名的英国科学家团队，提议要进行与奇贝利试验类似的尝试，他们的目标是消除让女性为克隆人胚胎捐献卵子。
12、这3支英国的团队计划从患有阿尔茨海默症等疾病的病人身上提取DNA，然后将其植入已被去除遗传物质的母牛卵子中。他们希望，人类DNA的植入，会促使卵子以为已进入受精状态，于是开始繁殖。,虽然奇贝利和其同事为这种异种克隆技术申请了专利权，但他们不久就因试验失败而放弃了这项研究。有关异种克隆的争议也随之平息下来。但现在，一场是否要培育人牛混血胚胎的争议再次掀起。已有至少3支著名的英国科学家团队，提议要进行与奇贝利试验类似的尝试，他们的目标是消除让女性为克隆人胚胎捐献卵子。这3支英国的团队计划从患有阿尔茨海默症等疾病的病人身上提取DNA，然后将其植入已被去除遗传物质的母牛卵子中。他们希望，人类DNA的植
13、入，会促使卵子以为已进入受精状态，于是开始繁殖。按计划，在约5天以后，科学家将摧毁这一人牛混合胚胎，并从中提取干细胞。这些干细胞将在实验室中成长，使科学家可以观察疾病的产生和发展，并试验治愈这些疾病的药物。争议再起英国政府预计将在今年底对明格和另一组研究团队提出的要求做出裁决。曾在1997年克隆出“多利”羊的伊恩威尔穆特说，如果英国政府向明格和莱尔阿姆斯特朗这两组团队发放了执照，他也将申请。,本月初，威尔穆特和明格在美国旧金山参加了一个科研会议。他们辩称，培育人牛混血胚胎对寻找研究人类胚胎干细胞的新途径非常重要，他们还发誓，绝不会利用异种克隆技术制造人兽混血动物。但保守派仍然认为这项工作是不道
14、德的。美国乔治敦大学的哲学教授阿方索洛鲍说：“这是将人类的胚胎当工具使用。摧毁这样的组织并不能改变其初始行为的道德不正当性。”洛鲍认为这项研究“侵犯了人类的尊严”。今年 9日12时40分，我国首例、世界第二例体细胞克隆波尔山羊在天津市畜牧兽医研究所顺利降生，这标志着我国的动物体细胞克隆技术达到了国际先进水平。,1.治疗性克隆的伦理争论,人类胚胎与急需治疗的治疗的病人之间的利益冲突问题胚胎的生命与病人的生命价值的争论以经济为目的的胚胎研究是否道德的争论,2.生殖性克隆的伦理争论,生殖性克隆将引起家庭结构和社会规律的混乱克隆人技术违背了人与人之间相互平等的关系 生殖性克隆将增大人类退化和被消灭的危
15、险 不可逾越的伦理难关：技术上面临的难题克隆人可能被不道德地作为工具或手段,生殖性克隆将引起家庭结构和社会规律的混乱?,克隆人身份的确认问题将使自然生育与家庭分离 人伦与代际的混乱 对男性地位的影响性别平衡问题,克隆技术的意义,1、大量复制供细胞核的羊（动物），用在畜牧上即可有目的地复制出遗传性状一致、性别已知的家畜而括繁良种，有利于培育优质家畜新品种；2、用同一供体动物的体细胞可复制出大量生物学特征一致的动物，用这样的动物作实验，可消除因动物个体差异而出现的实验结果误差，大大地提高了实验的可信度；3、以前科学界认为体细胞是不可能在形成动物个体的，这一技术的成功表明体细胞核可以在卵细胞质的作用下再初始分化，并再生出动物个体，具有重大的学术价值。4、由于用体细胞核进行核移植，使得转基因动物更加方便，使转基因动物的复制成为可能；5、通过克隆技术可治疗一些疾病，如传染性疾病。6、克隆在园艺学上是指通过营养生殖产生的单一植株的后代。很多植物都是通过克隆这样的无性生殖方式从单一植株获得大量的子代个体。利用克隆技术可以在抢救珍奇濒危动物、扩大良种动物群体、提供足量试验动物、推进转基因动物研究、攻克遗传性疾病、研制高水平新药、生产可供人移植的内脏器官等研究中发挥作用，但如果将其应用在人类自身的繁殖上，将产生巨大的伦理危机。,
