1、河南农业职业学院毕业论文学号: 093247 编号：_ 研究类型: 分类号：_河南农业职业学院HENAN VOCATIONAL COLLEGE OF AGRICULTURE毕业论文Bachelors Thesis基因工程的应用及其安全问题的探讨作者姓名：卢增亚 指导老师： 所在院系：植物科学系 专业名称：生物技术及应用完成时间： 河南农业职业学院毕业论文基因工程的应用及其安全问题的探讨（指导老师，某某）（河南农业职业学院 植物科学系 河南 093247）摘要：时下，生物科技股如同网络股一样成为华尔街追逐的对象，著名股票分析师海曼认为：“就像去年网络股一样，生物科技类股正在获得市场的驱动” 。世
2、界首富 IT 行业精英盖茨则更加语出惊人，他预言：超过他的下一个世界首富必定出自基因领域。基因技术究竟为何有那么大的魅力？1998 年我国股市也曾有过类似生物科技概念的生物制药投资热潮，一年中有 30 多家上市公司涉足基因工程领域。那么，基因工程在我国发展的现状又究竟怎样？其前景应用及安全问题又如何？关键词：生物科技，基因工程，现状，前景，安全中图分类号：Genetic engineering application and safety issues discussed(instructor, XXX)(henan agricultural professional college plan
3、t science henan 093247)Abstract: nowadays, biological technology stocks like as per the object, the famous Wall Street chasing stock analysts like heymann said: “last year as tech stocks, biological Internet is gaining market driver“. The worlds richest man, the IT industry elite gates is surprising
4、ly more language, he predicts: more than his next the worlds richest man, will surely from gene fields. Gene technology exactly why there are so great charm? In 1998, Chinas stock market has had the similar biotechnology concept of biological pharmaceutical investment boom, a year to more than 30 li
5、sted companies are involved in genetic engineering field. So, the genetic engineering in Chinas development present situation and how? Its application prospects and safety problem again?Keywords: Biotechnology, genetic engineering, present situation, prospect, safe目录河南农业职业学院毕业论文1.前言 .42. 基因工程概述 .43基
6、因工程在农业上的应用现状及前景分析 .53.1 基因工程在国外农业中的应用概况 .53.2 基因工程在我国农业中的应用现状 .54 基因工程技术在医药领域的应用现状及前景分析 .64.1 基因技术对医药领域的贡献 .64.2 基因工程制药业在国外的发展概况 .64.3 国内基因工程制药的概况：刚刚起步，任重道远 .75. 基因工程的安全问题 .75.1 转基因生物可能对人类产生的影响 .75.1.1 “异源重组”或“异源包装”产生有害“突变体” .75. 1.2 转基因食品“毒性”问题 .75.1.3 转基因药物“毒性”和“人兽共患”疾病传播 .85.2 转基因生物可能对农业产生的影响 .85
7、.2.1 对生物种类的影响 .85.2.2 标识基因毒性问题 .85.2.3 对生物抗性的影响 .85.3 对生态平衡的影响 .85.3.1 对野生生物的影响 .85.3.2 对非靶标生物的影响 .85.4 转基因产品可能引起的社会问题 .95.5 转基因食品安全性问题 .96 . 结论暨我国基因技术发展思路 .107. 致谢 .118. 参考文献 .11基因工程的应用及其安全性问题的探讨（指导老师，某某）河南农业职业学院毕业论文（河南农业职业学院 植物科学系 河南 093247）1.前言基因工程自 1972 年诞生后，经过 30 多年的发展，取得了惊人的成绩，特别是近 10 年来，基因工程的
8、发展更是突飞猛进，基因转移、基因扩增等多项新技术的应用，不仅使生命科学的研究发生了前所未有的变化，而且在应用领域中，为农牧业、食品工业、医药卫生、环境保护等方面开拓了广阔的发展前景。但是，1998 年英国的研究人员普斯陶伊通过新闻媒体向人展示了他的研究成果：实验鼠在食用转基因土豆十天后，其肾、脾和消化道都出现了不同程度的损伤。可见，虽然基因工程具有两面性。我们必须正确认识基因工程的应用，在应用安全性方面，做到把危害消除。2. 基因工程概述要弄清楚上述问题，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
9、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。 人类对生物基因的破译带来了两个领域的革命性变化，一是医学，二是农业。在农业领域，科学家已经开始利用已经识别的基因进行定向设计和构建具有特定性状的新物种的工作。例如，水稻中缺乏维生素 A，科学家将生成胡萝卜素所必须的酶的基因引人水稻中，这样，
10、生产出的新的水稻中便含有胡萝卜素。同样，可以将抗棉龄虫（棉花的主要害虫）的毒素基因植入棉花的基因组种子中，可以产生具有抗虫特性的棉花。农民在种植这种棉花时可以不施或少施农药，不仅可以保护环境，而且可以提高农民的收入。生物技术的发展成就已经向我们展示，我们可以按照自己的意愿定向设计具有特定性状的新物种，人类可以构造一个全新的生物世界。 基因工程应用于医学，我们可以将具有特殊功能的基因转移到细菌或动物细胞中，利用细菌的快速繁殖，生产出符合我们需要的药物，如胰岛素、乙肝疫苗就是通过这种方法获得。河南农业职业学院毕业论文目前已有上百种生物技术药品在市场上销售，更多的此类产品处于试制的不同阶段。人类的许
11、多顽症，如癌症、心脏病等都有望通过基因药物获得治疗。 3基因工程在农业上的应用现状及前景分析3.1 基因工程在国外农业中的应用概况 从 20 世纪 80 年代每个科学家获得第一株转基因植物到现在的十几年时间内，农业生物技术的发展日新月异，大量的转基因植物进入了大田试验，有不少转基因作物被批准进入商品化生产。农业生物技术的研究主要集中在美国、加拿大和欧洲的一些发达国家以及南美和亚洲的一些国家。从 1987 年到 1999 年 1月，美国共批准 4779 项基因工程作物进入大田试验。从基因工程作物大田试验的种类来看，试验次数最多的是抗除草剂的基因作物，其次是抗病虫害的农作物；从作物品种来看，已经进
12、入大规模测试的农作物有玉米、土豆、番茄、大豆、棉花、瓜类，水稻、小麦等已进入中型规模的大田试验。至 1999 年，转基因玉米、番茄、土豆、棉花、大豆等均已批准进入市场。据统计，全球消费的农产品中，大豆的 60%、棉花的 40%、玉米的 30%都是经过基因工程改造过。 目前，在国外推动基因工程在农业中应用的主导力量并不是政府，而是公司。由于基因技术的巨大潜力和诱人的盈利前景，使一些有远见的大公司纷纷投入巨资从事这一领域的研究与开发，并在一定程度上形成了由少数大公司对这一领域的技术成果垄断的局面。著名的大公司有：美国的孟山都、制药业巨头诺华公司和英国与瑞典合资的阿斯特拉-捷利康公司。 3.2 基因
13、工程在我国农业中的应用现状 我国的“六五” 、 “七五” 、 “八五”攻关项目和国家科委 863 计划都将基因工程在农业中的应用作为重点支持项目，我国有 100 多个实验室在从事这项研究工作。其中最有影响的是“北京大学蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室”和“中国农业科学院生物技术中心” 总体来说，我国农业基因工程研究的进展是非常迅速的，1997 年共有 55 项转基因申请，经批准环境释放 31 项，中间试验 10 项，商品化生产 4 项；1998 年，申请数达到 68 项，批准环境释放 10 项，中间试验 39 项，商品化生产 2 项。但基因工程在我国农业中的应用还局限在经济作物，如番茄、
14、烟草等方面，大田作物只有水稻和棉花取得了突破，其中抗虫棉花已经进入商品化生产。1999 年种植面积达到 100 万亩左右。 从商业价值来看，最有前景的是大田作物的转基因技术，特别是水稻、小麦等粮食作物的转基因技术。因为吃饭问题始终是人类必须面临的问题，我们必须增加河南农业职业学院毕业论文粮食作物的单位面积产量，才能在地球有限的耕地上生产出更多的粮食，以便满足人口的不断增长的需要。根据世界粮农组织统计，1998 年世界粮食的总产量为 19.62 亿吨，比 1985 年有较大幅度的增长，但人均粮食占有量却从 1985 年的415 公斤降到 360 公斤。世界粮食库存量同消费量的比例降到 14%，已
15、低于世界粮农组织确定的保证世界粮食安全最低水平的 17%-18%。对于我国这样一个人多地少的国家来说，粮食安全更加重要。全世界每年粮食贸易总量只有 2 亿吨左右，假如我国粮食欠收 1/3 左右话，我们必须全部买下这些粮食。这将是多么恐惧的事情！因此，我国政府历来十分重视粮食生产。在所有的粮食作物中，水稻的产量占 40%左右，是最重要的粮食品种。 4 基因工程技术在医药领域的应用现状及前景分析4.1 基因技术对医药领域的贡献基因工程技术对医药卫生领域的贡献主要有三个方面：一是解决了过去用常规方法不能生产或者生产成本特别昂贵的药品的生产技术问题，开发出了一大批新的特效药物，如胰岛素、干扰素（IFN
16、） 、白细胞介素-2（IL-2）等等，这些药品可以分别用以防治诸如肿瘤、心脑肺血管、遗传性、免疫性、内分泌等严重威胁人类健康的疑难病症，而且在避免毒副作用方面明显优于传统药品；二是研制出了一些灵敏度高、性能专一、实用性强的临床诊断新设备，如体外诊断试剂、免疫诊断试剂盒等，并找到了某些疑难病症的发病原理和医治的崭新方法；三是基因工程疫苗、菌苗的研制成功直至大规模生产为人类抵制传染病的侵袭，确保整个群体的优生优育展示了美好的前景。 4.2 基因工程制药业在国外的发展概况 由于生物技术在解决人类面临的疑难疾病、寻找新的药物途径等方面具有独特的作用，因而各国都十分重视生物技术的研究开发，在生物技术的产
17、业化方面更是不遗余力，政府提供了诸多的优惠政策，产业界则纷纷投入巨资。目前仅仅在美国从事生物技术开发研究的公司就有 1140 多家，西欧共有 800 多家，日本也有 800 多家。生物技术药品的市场也在迅速发展。据专家预测，2000 年药品市场上将有 100 种生物技术药品，总销售额将超过 200 亿美元。生物制药产业发展较为迅猛的国家以发达国家为主。美国目前拥有 1300 家公司从事生物制药，其中 20%的公司已上市，其研究开发应用面广、基础厚、水平领先；西欧具有在基础投资和人才技术方面联合的优势，水平仅次于美国；日本采用的是急起直追战略，水平居美国、西欧之后，但已确定了到 2000 年，日
18、本生物技术居世界前列的目标；发展中国家普遍起步较晚，以跟踪仿制为主。 河南农业职业学院毕业论文4.3 国内基因工程制药的概况：刚刚起步，任重道远 我国在基因工程技术医药产品的研究开发方面虽然起步较晚，基础较差，但一开始就受到了党和政府的高度重视。1993 年 6 月，中国生物工程学会在京正式成立。最近国家医药管理局又制定了生物技术“九五”及 2010 年科技发展规划。由于国家的重点扶持，科技人员的刻苦攻关，经过十几年的努力，我国生物技术已取得一大批具有国际先进水平的成果， 。到 1997 年底，我国已能生产包括基因工程乙肝疫苗、干扰素、白细胞介素-2 等在内的，基因工程疫苗或药物 15种，生物
19、药品的产值近 30 亿元。 然而，我们也应该正视与先进国家的差距，特别是在生物技术药品的产业化方面。1996 年中国医药工业总产值 1200 亿元，其中生物药品产值 34 亿元，占比2.9%，而同一时期美、日等国的这一比例达到 8%。目前国内耗用的生物药物有将近一半依赖进口。 5. 基因工程的安全问题5.1 转基因生物可能对人类产生的影响5.1.1 “异源重组”或“异源包装”产生有害“突变体”担心外源基因会通过转基因产品进入人的遗传体系中。专家认为这种可能性在理论上概率极小。此种现象的发生在使用”抗生素标记基因”时有很小的可能,但随着“ 标记基因定位删除技术” 及更安全的标记基因的使用,这种担
20、忧可被解除。担心由“异源重组” 或“异源包装”所产生的具有 “超级抗性”的病原微生物会危害人类健康。5. 1.2 转基因食品“毒性”问题担心转基因食品有毒性或引起人体过敏反应。转基因食品毒性问题目前只有一些相关的动物试验报道。据美国孟山都公司测定,转基因抗虫棉植株中 Bt 含量很低(约占棉株鲜重的 0.0001 %) 。用含 5 %10 %棉籽的饲料喂养小鼠 28 天,转基因棉籽与非转基因棉籽对小鼠增重、饲料消耗量、死亡率、行为、器官毛重均无影响。用含 10 %棉籽的饲料喂养鹌鹑 8 天,对鹌鹑的饲料消耗、增重、死亡率、行为等无影响。用含 20%转基因棉籽的饲料喂养鲇鱼 10 周,鲇鱼的增重、
21、饲料消耗、饲料转化率、死亡率、体征等与用非转基因棉籽饲喂的无显著差异,说明 Bt 蛋白对啮齿类动物、鸟类、鱼类安全。转基因棉籽脂肪酸组成与非转基因棉籽无差别。转基因棉籽油或纤维中检测不到 Bt 蛋白,说明 Bt 蛋白难以进入食物链。目前尚无关于人体的研究报告。转基因食品引起人体过敏性反应的发生概率相对高一些,但随着相应的过敏源检测和安全管理的完善和严格,该类问题可以解决或避免。河南农业职业学院毕业论文5.1.3 转基因药物“毒性”和“人兽共患”疾病传播据报道,日本和欧洲发现 11 例用转基因方法生产的人类生长激素治疗儿童白血病的发病率比对照高出 3 倍。担心用转基因动物的器官进行移植会将一些“
22、人兽共患”疾病传给人体。目前,包括“疯牛病”(BSE) 在内的人兽共患病 160 多种。此类问题正在进一步观察研究中。5.2 转基因生物可能对农业产生的影响5.2.1 对生物种类的影响担心转基因作物“ 新”基因“逃逸”,如抗除草剂的基因通过花粉漂移转到可配的杂草上,使杂草获得除草剂抗性,特别在同一地区推广抗不同除草剂作物时,若多种除草剂抗性基因都转到同一杂草上,将使所有的除草剂失效。向日葵、草莓、油菜等作物异交率较高,其长期效应需跟踪研究。 5.2.2 标识基因毒性问题转基因作物植入了抗生素基因作为“标识基因” ,人 _们担忧这些基因会不会逃逸到人体内,或者进入环境中其它植物或动物体的染色体,
23、一些新的基因改良食品可能会涉及健康和安全问题,导致一些难以预见的后果。5.2.3 对生物抗性的影响担心出现高抗药性有害生物。 “病毒重组” 或“异源包装”是否会产生新的农作物病原物,自然界存在着植物病毒的重组现象,包括 DNA 病毒和 RNA 病毒。转外壳蛋白(CP) 基因的抗病毒植物,当有其它病毒侵染时,入侵病毒的核酸有可能被转基因植物表达的外壳蛋白质包装,从而改变病毒的寄主范围,使病毒病防治更加困难。担心作物中转入抗虫或抗病基因后,会加大对某一种害虫或病原体的选择压,使害虫或病原体加速突变产生抗性,给防治增加麻烦。但在田间试验中尚无报道。已有实验证明棉铃虫对 Bt 棉的耐受性已提高了十余倍
24、,任其发展,约 80 年后,棉铃虫有可能对现在种植的转基因抗虫棉产生抗性。5.3 对生态平衡的影响5.3.1 对野生生物的影响转基因植物种植推广后,释放到自然环境中的机会多。因其具有野生植物缺少的多种抗性,将会迅速成为新的优势种群,从而影响生态平衡。虽然利用“ 终止因子技术” ,以及 “化学催化”技术可以限制转基因植物的扩散 ,但因此项技术对农业的持续发展等诸多方面影响而受到多方面的关注。5.3.2 对非靶标生物的影响对非目标生物的危害将不利于生物的多样性。Hilbeck 用转基因 Bt 玉米,河南农业职业学院毕业论文Birch 用转基因马铃薯进行的研究表明,转基因抗虫作物可减轻虫害,也会对有
25、益昆虫种群产生不利影响。但英国耕地研究所( IACR) 研究认为,Bt 蛋白对小菜蛾寄生蜂的生存无直接不利影响。需要对该问题进行长期细致的研究。5.4 转基因产品可能引起的社会问题国际上对转基因生物安全性的争论已不是纯粹的科学技术问题,包含政治、经济、伦理等诸多方面。一些发达国家对发展中国家在技术上加以限制,并在安全法规的制定上采取不平等的政策,为减少转基因产品对本国可能产生的不良影响,将其研制的转基因生物及产品输入到发展中国家进行实验或经营。欧美国家之间在转基因产品进出口问题上的争论不仅仅是安全技术,也是政治与经济的相互制约。有人对转基因动物器官移植给人体持有伦理学上的异议,认为这对于动物和
26、人类两者都是不仁道的。在转基因产品的销售过程中,经营者与消费者之间缺乏公平,消费者经常是在不知情或被动的情况下接受了转基因产品。转基因产品对人类的影响主要取决于转移基因在受体中的表达安全性及”基因逃逸”所造成的 “基因污染 ”问题。但目前的科技水平还不能完全确定转移的基因在受体遗传背景中的全部表达情况,对基因逃逸的控制能力也很有限。而“基因 ”具有强大的增殖能力,若一旦发生由转基因产品所造成的负面效应,将可能是不可逆转的和无法控制的。5.5 转基因食品安全性问题香港绿色和平组织多次在香港、北京、上海、广州等城市对近 60 个著名食品品牌进行采样检测,结果发现 16 个样品含有转基因成分。除已曝
27、光的雀巢 6 种产品外,还有品客洋葱口味薯片、日清鸡味方便面、麦当劳汉堡的面饼以及肯德基的薯条和面饼等。调查结果被印制成一本小册子,名为如何避免转基因食物,并用醒目的绿、黄、红三种颜色分别标识了这些公司对转基因食品的不同立场。不肯做出“ 不使用转基因原料 ”承诺的食品商,被贴上了红色标签,其产品因而被认为可能含有转基因成分。112 种产品因此载入“ 红色警报” 之列。它们都是一些大名鼎鼎的品牌:雀巢、乐天雪糕、旺旺薯片、品客薯片、美极鲜酱油、顶好调味、朝日啤酒、麦斯威尔咖啡、新奇士橙汁等, “红色警报”的传播几乎立刻引发了转基因恐慌,最早被曝光的世界第一大婴幼儿营养食品雀巢公司,瞬间在中国内地
28、遭受了严重的信任危机,大多数是对雀巢的抨击和不满之声。大多数人对转基因食品了解甚少,对转基因食品的安全性存有怀疑。西欧出现了强烈抵制转基因食品的潮流。欧盟对转基因食品的生产和销售制定了一系河南农业职业学院毕业论文列法规,要求基因改变不得超过基因总量的 1 % ,市场上出售的转基因食品必须贴标签,要求有关国际机构对转基因食品的无害性及其对环境的影响进行科学检验。对转基因食品评估主要包括:是否有毒性、过敏反应、营养或毒蛋白特性、基因稳定性、基因改变引起的营养效果及其他不需要功能等。使用不同的基因技术可得到不同的转基因食品,须逐个进行检验。目前,国际市场上的转基因食品按照上述要求进行了严格审查,证明
29、它们对人类健康无副作用。检验不仅在生产国进行,而且联合国粮农组织和世界卫生组织联合委员会负责监管。亚洲食品信息中心对 600 名亚洲消费者(包括 200 名普通中国市民) 进行了调查。受访者对番茄、大豆、玉米、大米和马铃薯 5 种已开发的生物技术作物普遍知晓。亚洲消费者对生物技术可能给他们的饮食带来的好处持谨慎乐观的态度,66 %的被访者相信在未来 5 年内他们会亲身受益于生物技术食品。他们普遍预期会在营养价值、饮食质量、安全性提高及成本降低方面受益。但也有一些消费者在可能对身体产生副作用,或食品可能产生潜在的过敏反应等方面心存疑虑,这些疑虑表现为期望获得更多信息。美国在将 Brazrlnut
30、s 高含硫蛋白质基因转入大豆时发现有过敏性反应。现在2/ 3 以上的生物制药借助于转基因玉米 ,转基因制药作物玉米污染普通食用作物的风险已引起关注。2004 年 12 月,美国农业部下令焚毁奥热拉地区的1800 104L。原因是人们不小心将这些普通食用大豆同用于生产抗猪腹泻疫苗的转基因玉米混杂。这次“猪腹泻玉米” 事件,使一些大公司避开“ 农场带”,转而到亚利桑那州、加州和华盛顿州的隔离地带种植药用玉米,并不断加强对转基因药用作物的管理、检查与监测,在美国的玉米主要生产区限制种植制药作物,将转基因药用玉米和食用玉米之间的缓冲区扩大到 1.6km。6 . 结论暨我国基因技术发展思路选择部分重点产
31、品，目标定位国际市场。在某些我国有较好基础、接近或达到国际先进水平、或是我国有资源优势的技术领域，例如转基因动物反应器、转基因植物、功能基因组、生物芯片、组织工程、中药等领域选择部分重大项目，通过优势集成、整体设计、实施的方式，尽快将一批拥有自主知识产权的生物技术产品推向国际市场。 充分利用我国资本市场，可以以概念上市的方式解决那些具有自主知识产权、独特性的重大技术项目的融资问题，加速生物技术的商品化、产业化进程。力争在 510 年内开发出一批具有自主知识产权和国际竞争力的重大生物技术产品，同时走出一条生物技术成果转化的成功之路。证券公司在这方面大有可为，可以利用自己的研究人员追踪重点的科研项目，适时为它们走向资本市场提供全面服务。 大力发展生物技术中介组织。中介组织是创新体系的重要组成部分。我国应
