【正文】 0~6000萬美元，新加坡、泰國僅出口蘭花一項就創(chuàng)匯1000萬美元左右。所謂抗逆作物，是指能耐受不良環(huán)境的作物，包括抗蟲害、病毒、除草劑、干旱、鹽堿等的作物?！　∈紫龋锛夹g(shù)不僅能加快畜禽的繁殖和生長速度，而且能改良畜禽的品質(zhì)，提供優(yōu)質(zhì)的肉、奶、蛋產(chǎn)品。例如，利用基因工程使外源基因在哺乳動物乳腺中的表達(dá)可改變?nèi)橹某煞郑岣呷橹臓I養(yǎng)價值，荷蘭的金發(fā)馬公司培育出含人乳鐵蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，每升牛奶中含有人乳鐵蛋白1克，彌補(bǔ)了牛奶中鐵含量的相對不足。　　利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)疫苗是目前的一個研究熱點。荷蘭科學(xué)家培育成功的轉(zhuǎn)基因牛的牛奶中含有促紅細(xì)胞生成素（EPO），EPO能促進(jìn)紅細(xì)胞的生成，對腫瘤化療以及腎臟機(jī)能下降引起的紅細(xì)胞減少具有積極的治療作用。首先，在生產(chǎn)過程中必須大量繁殖病原體，對工作人員是個嚴(yán)重的威脅，其次，在使用中偶然會發(fā)生因為減毒或滅活不徹底反而導(dǎo)致接種者被感染的事件。目前，用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗主要有兩種方法：一是美國和日本等國采用的，將重組DNA導(dǎo)入酵母菌，由酵母菌產(chǎn)生乙肝疫苗；另一是以色列等國采用的，將重組DNA導(dǎo)入倉鼠細(xì)胞，由倉鼠細(xì)胞生產(chǎn)疫苗。然而，正常的B淋巴細(xì)胞分裂太慢，并且無法在體外永久培養(yǎng)，20世紀(jì)70年代中期，兩位英國科學(xué)家成功地使B淋巴細(xì)胞和某種癌細(xì)胞融合在一起，得到了雜交瘤細(xì)胞?；蛱结樖且欢闻c某種疾病的特異性基因有關(guān)的核酸（DNA或RNA）序列，通過它與被測基因DNA分子的雜交，來檢測被測基因是否含有與探針互補(bǔ)的同源序列，即是否含有疾病特異性基因的序列。然而，人生長激素太貴了?！　』蛑委熓且环N應(yīng)用基因工程技術(shù)和分子遺傳學(xué)原理對人類疾病進(jìn)行治療的新療法。1991年7月，我國復(fù)旦大學(xué)和第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院合作，也成功地進(jìn)行了血友病B的基因治療試驗。據(jù)初步統(tǒng)計表明，目前全球至少有40多萬人在等待器官移植。　　傳統(tǒng)的試驗動物存在周期長、費(fèi)用高、結(jié)果有偶然性等缺點，為了獲得準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)，人們建立了各種短期生物試驗法，分別用細(xì)菌、原生動物、藻類、高等植物和魚類等作為指示生物。　　近年來，生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用發(fā)展很快。原因是它在使用后不會自行分解，而是積聚在土壤中。這樣，人類數(shù)十年來的這個“心腹之患”總算有望清除掉了。相似的例子還包括油菜等傳統(tǒng)作物。例如，基因工程Bt殺蟲作物持續(xù)而不可控制地產(chǎn)生大劑量的Bt毒蛋白，能大規(guī)模地消滅害蟲，但殺蟲過程無法控制，就可能造成非目標(biāo)昆蟲的死亡，威脅生態(tài)平衡?！　￡P(guān)于轉(zhuǎn)基因食品的安全性目前尚無定論，科學(xué)家認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因食品可能帶來的風(fēng)險有兩個：一是基因被破壞或其不穩(wěn)定性將會帶來新的毒素；二是外來基因產(chǎn)生的新的蛋白質(zhì)可能會帶來過敏性或毒性?！　。?）異種移植的危險性　　異種移植雖然能解決器官移植中的器官來源不足的問題，但從目前的技術(shù)水平來看，異種移植存在著相當(dāng)大的風(fēng)險，暫時還無法作為治療手段展開?！　】缥锓N感染可能是更為嚴(yán)重的問題?！　∩飸?zhàn)劑是在軍事行動中用以殺傷人畜和破壞農(nóng)作物的致病微生物、毒素和其他生物活性物質(zhì)的統(tǒng)稱?！　。ǘ┥锛夹g(shù)的倫理問題　　生物技術(shù)除了需要關(guān)注安全性問題以外，還給人類社會的倫理道德觀念帶來強(qiáng)烈的沖擊。除此之外，人類基因的破解還有可能帶來其他一系列社會問題，如人類壽命得以延長將導(dǎo)致人滿為患，人們可以任意選擇生男生女將使男女比例失調(diào)等等。傳統(tǒng)生育模式中離不開男性和女性，他（她）們各司其責(zé)，提供精子和卵子。再次，即使克隆人是為了“優(yōu)生”，也存在嚴(yán)重的倫理問題。近年來，這些領(lǐng)域的科學(xué)研究取得了重大的進(jìn)展，20世紀(jì)科學(xué)界最著名的四大科學(xué)模型就包括宇宙學(xué)中的大爆炸宇宙模型和地球科學(xué)中的板塊構(gòu)造模型在內(nèi)?！　?．什么是宇宙？　　宇宙是天地萬物，是廣漠空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱。19世紀(jì)人類又發(fā)現(xiàn)了河外星系，發(fā)現(xiàn)銀河系在宇宙大家庭中只不過是相當(dāng)渺小的一員。宇宙中有形形色色的天體，恒星、星云、行星、衛(wèi)星、彗星、流星等天體都是宇宙物質(zhì)的存在形式。星系數(shù)量眾多?！　∪祟愒缙趯τ钪娴恼J(rèn)識十分幼稚，世界上的各文明古國都有關(guān)于天地起源和結(jié)構(gòu)的種種傳說，充滿著想象。特別是哈勃，發(fā)現(xiàn)了紅移定律后，到40年代形成了伽莫夫的宇宙大爆炸理論，促成了現(xiàn)代宇宙學(xué)的誕生?！　?0世紀(jì)以來，天文觀測的尺度大大擴(kuò)展，達(dá)到上百億年和上百億光年的時空區(qū)域，宇宙膨脹的動態(tài)宇宙演化觀念進(jìn)入了人類的意識。　　人們把目前所認(rèn)識到的宇宙部分，包括已觀測到的所有星系，稱為總星系。它們的尺度可以從幾千到幾十萬光年。宇宙的統(tǒng)一性在于它的物質(zhì)性，宇宙的多樣性在于物質(zhì)的表現(xiàn)　　形式千差萬別，組成宇宙的物質(zhì)在存在狀態(tài)、質(zhì)量和性質(zhì)上有著極大的差異。人類觀察到的宇宙是動態(tài)的，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類所知的宇宙在不斷擴(kuò)大。同時收集報刊雜志的有關(guān)文章，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)上的宇宙、地球知識的內(nèi)容，關(guān)心空間技術(shù)的進(jìn)展和應(yīng)用；觀看有關(guān)的VCD和電腦光盤，以加深理解，提高學(xué)習(xí)興趣。生物倫理學(xué)的研究將在科學(xué)界構(gòu)筑相應(yīng)的科學(xué)研究道德規(guī)范，使專業(yè)人士在科研的同時也要明確自己的道德權(quán)利和責(zé)任，并為國家決策機(jī)構(gòu)制定既有利于生物技術(shù)發(fā)展，又有利于改善地球上人類生活質(zhì)量的法規(guī)、政策提供必要的理論基礎(chǔ)?？寺∪思夹g(shù)使來源于男子體細(xì)胞核的胚胎發(fā)育成男孩，來源于女子體細(xì)胞的胚胎發(fā)育成女孩，無需進(jìn)行性別鑒定便可知是男是女。無名或匿名體細(xì)胞核的大量應(yīng)用加上卵子庫的開放，有可能孕育出一批批同父同母群、同父異母群和同母異父群，進(jìn)而形成近親配偶群，影響人類生命質(zhì)量。人們首先面對的可能是“基因岐視”，一些攜帶不正常基因的人被打入“另冊”，在婚姻、就業(yè)、升學(xué)等方面受到不公正待遇。2000年1月29日在加拿大蒙特利爾通過的生物安全議定書，建立了以信息共享和科學(xué)決策為基礎(chǔ)的全球框架，協(xié)助政府對生物技術(shù)的益處與風(fēng)險加以管理?？茖W(xué)研究表明，艾滋?。ˋIDS）病毒就是來自于非洲靈長類動物，傳染性非典型肺炎（SARS）病毒也來自于某種動物。例如，豬器官進(jìn)入人體后會立即產(chǎn)生超急性排斥，幾分鐘內(nèi)使移植物爛掉?！　∑浯危委熤袨榱耸够蛴行У剡M(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，基因常與腺病毒或逆轉(zhuǎn)錄病毒整合在一起，但病毒對機(jī)體的潛在風(fēng)險還沒有得到很好的解決。后經(jīng)英國皇家學(xué)會組織專家評審，認(rèn)為普斯陶的這項研究從實驗設(shè)計、執(zhí)行到分析等多方面都“充滿漏洞”，其結(jié)論缺乏科學(xué)性，普斯陶隨即被勸提前退休?！　〉谌绊懽匀唤绲纳鷳B(tài)平衡?！　〉谝唬廴緜鹘y(tǒng)作物而改變其消費(fèi)性質(zhì)?？茖W(xué)家利用基因工程技術(shù)，將一種昆蟲的耐DDT基因轉(zhuǎn)移到細(xì)菌體內(nèi)，培育一種專門“吃”DDT的細(xì)菌，再大量培養(yǎng)，制成藥液。從20世紀(jì)80年代以來，已開發(fā)出的基因工程菌有凈化農(nóng)藥DDT的細(xì)菌、降解水中染料的工程菌、降解土壤中TNT炸藥的工程菌及用于吸附無機(jī)有毒化合物（鉛、汞、鎘等）的基因工程菌等。DNA芯片技術(shù)的應(yīng)用使人們可以期待在一張幾平方厘米大小的芯片上點載成百上千的微生物基因探針，對環(huán)境生物進(jìn)行高效、快速的自動化檢測與評價。　　　　環(huán)境生物技術(shù)是生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境污染防治的一門新興邊緣學(xué)科，它誕生于20世紀(jì)80年代末期的歐美經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)，以現(xiàn)代生物技術(shù)為主體，并包括對傳統(tǒng)生物技術(shù)的強(qiáng)化和創(chuàng)新。人類基因組計劃的完成，有助于人類認(rèn)識許多遺傳疾病以及癌癥的致病機(jī)理，將為基因治療提供更多的理論依據(jù)?！　∈澜缟系谝焕晒Φ幕蛑委熓菍σ晃?歲的美國女孩進(jìn)行的（圖444），她由于體內(nèi)缺乏腺苷脫氨酶而完全喪失免疫功能，治療前只能在無菌室生活，否則會由于感染而死亡。用類似于生產(chǎn)人生長激素的方法，還可以生產(chǎn)許多珍貴藥物，而大腸桿菌在這些項目中都令人信服地完成了工程菌的任務(wù)。誰的垂體分泌人生長激素過少，就會患上侏儒癥，發(fā)育不良，形體特別矮小?！　NA診斷技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，1978年，卡恩（Kan）和多奇（Dozy）首先應(yīng)用羊水細(xì)胞DNA限制性片段作鐮刀型細(xì)胞貧血癥的產(chǎn)前診斷，從而開創(chuàng)了DNA診斷的新技術(shù)。專一而高效，這是對抗體特性的最好的概括。1982年，乙肝疫苗首次在美國面市，但由于當(dāng)時生產(chǎn)的乙肝疫苗是從攜帶者的血液中分離出的病毒經(jīng)滅活后而得到的，因而受到血液來源和技術(shù)的限制，制成的疫苗數(shù)量少、價格昂貴而難以推廣，并且，由于這種疫苗是血液制品，安全上沒有保證，為避免傳染艾滋病，有些國家已禁止使用乙肝血源性疫苗。注射或口服疫苗可以激活體內(nèi)的免疫系統(tǒng)，產(chǎn)生專門針對病原體的特異性抗體，這樣，如果以后再遇到同樣病原體的入侵時，體內(nèi)已經(jīng)存在的抗體會保護(hù)人體不再被傳染而生病。目前，國外在乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)研究上取得了巨大的進(jìn)展，例如英國愛丁堡制藥公司已培育成功含α1抗胰蛋白酶（AAT）的轉(zhuǎn)基因羊，每升羊奶中會有此種蛋白30克，ATT用于治療囊性纖維化和肺氣腫?！　。?、農(nóng)業(yè)新領(lǐng)域　　傳統(tǒng)意義上的農(nóng)業(yè)是向我們提供食物和工業(yè)原料，然而，由于生物技術(shù)的飛速發(fā)展，使農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域有了新的拓展。1981年，美國科學(xué)家將大鼠生長激素基因引入小鼠受精卵中，獲得了平均生長速度快50%，體重增加2倍的超級鼠，這一成果啟發(fā)人們通過生長素基因工程培養(yǎng)超級生物，例如轉(zhuǎn)生長激素的豬不僅飼料轉(zhuǎn)化率、增重率提高，而且脂肪減少。我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種，1999年已經(jīng)推廣200多萬畝，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)在，美國許多超市都可以隨時看到這種果實不軟、色澤橙紅的轉(zhuǎn)基因番茄。二是占用空間少，在20平方米的培養(yǎng)室內(nèi)，最多可容納100萬株試管苗。另外，我國雜交水稻工程技術(shù)研究中心在野生稻中發(fā)現(xiàn)了兩種有增產(chǎn)潛力的基因，分別位于1號染色體和2號染色體上，如果將此基因轉(zhuǎn)到雜交水稻中，則雜交水稻的產(chǎn)量有可能在原有的基礎(chǔ)上再提高20%左右，目前科研人員正在袁隆平院士的帶領(lǐng)下開展這方面的研究。酒精是一種新穎的能源，汽油中摻入10％的酒精，在略加改裝的汽車上即可使用。微生物在油層中發(fā)酵產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)，降低了原油的粘度，使其容易流動，微生物還可產(chǎn)生氣體，增加地層壓力，這兩方面都提高了采油率。一些微生物卻能生產(chǎn)出可降解塑料，如生產(chǎn)聚羥基丁酸酯（PHB）塑料物質(zhì)的微生物有產(chǎn)堿桿菌、固氮菌、根瘤菌、假單胞菌、球衣菌等?！　∑浯危锛夹g(shù)為大規(guī)模生產(chǎn)一些稀缺生物材料提供了可能。20世紀(jì)60年代，英國率先實現(xiàn)了單細(xì)胞蛋白的工業(yè)化生產(chǎn)。然而，蛋白質(zhì)是地球上最為缺乏的食品，按全世界人口的實際需要計算，每年缺少蛋白質(zhì)的數(shù)量達(dá)3000～4000萬噸。他們的做法是將一種耐乳酸細(xì)菌和一種酵母菌一起固定在海藻酸鈣凝膠上，再裝入制造醬油的發(fā)酵罐。蛋白質(zhì)工程是指在深入了解蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，并在掌握基因操作技術(shù)的基礎(chǔ)上，用人工合成生產(chǎn)自然界原來沒有的、具有新的結(jié)構(gòu)與功能的、對人類生活有用的蛋白質(zhì)分子。一般來說，用細(xì)胞工程的技術(shù)來改造和創(chuàng)造新生物，比起用基因工程技術(shù)來稍為容易些，它畢竟是細(xì)胞水平的技術(shù)（基因工程是分子水平的技術(shù)）?！　?996年，英國愛丁堡羅斯林研究所伊恩　　14．細(xì)胞工程包括哪幾種技術(shù)？　　對細(xì)胞的遺傳操作可以在細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不同層次上進(jìn)行，將體外重組的基因?qū)爰?xì)胞，實際上是和基因工程交叉的領(lǐng)域，除此以外，按遺傳操作對象的結(jié)構(gòu)層次，細(xì)胞工程大體可分染色體工程、細(xì)胞質(zhì)工程和細(xì)胞融合工程。導(dǎo)入過程是我們?nèi)庋劭床坏降模虼?，要知道?dǎo)入是否成功，事先應(yīng)找到特定的標(biāo)志?！　?〕DNA分子的體外重組　　體外重組是把載體與目的基因進(jìn)行連接。從此，DNA連接酶就成了“粘合”基因的“分子粘合劑”?！　?重組，顧名思義，就是重新組合，即利用供體生物的遺傳物質(zhì)，或人工合成的基因，經(jīng)過體外切割后與適當(dāng)?shù)妮d體連接起來形成重組DNA分子，然后將重組DNA分子導(dǎo)入到受體細(xì)胞或受體生物構(gòu)建轉(zhuǎn)基因生物，該種生物就可以按人類事先設(shè)計好的藍(lán)圖表現(xiàn)出另外一種生物的某種性狀?！　?4．什么是基因工程？　　基因工程是指在基因水平上，采用與工程設(shè)計十分類似的方法，按照人類的需要進(jìn)行設(shè)計，然后按設(shè)計方案創(chuàng)建出具有某種新的性狀的生物新品系，并能使之穩(wěn)定地遺傳給后代。　　13．什么是生物技術(shù)？　　生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)的原理，依靠微生物、動物、植物細(xì)胞及其產(chǎn)生的活性物質(zhì)，作為某種化學(xué)反應(yīng)的執(zhí)行者，將原料進(jìn)行加工成某種產(chǎn)品來為社會服務(wù)的技術(shù)。DNA分子通過半保留復(fù)制的方式把遺傳信息一代一代地傳下去。DNA和RNA分子中核苷酸的排列組合變化幾乎是無窮的?！　〗^大多數(shù)RNA是以單鏈的多核苷酸存在，但在一些RNA中，多核苷酸鏈的某些部位能進(jìn)行折疊，形成二級結(jié)構(gòu)?！　。?、兩條多核苷酸鏈中所含的堿基，在雙螺旋的內(nèi)側(cè)，通過氫鍵配對。早在1869年，核酸已被發(fā)現(xiàn)。1948年至1952年，一些科學(xué)家進(jìn)行了核酸中四種堿基含量的重新測定，并研究了核酸是如何連接成一條長鏈。與此同時，細(xì)胞中有什么結(jié)構(gòu)能夠和孟德爾的遺傳因子相對應(yīng)這一問題隨即被提到議事日程上來?！　?．何謂分子生物學(xué)？　　分子生物學(xué)是從分子水平研究生命現(xiàn)象、本質(zhì)和發(fā)展的一門新興生物學(xué)科。1897年，一位德國生化學(xué)家證明酵母無細(xì)胞提取液能使糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名稱，并確定酶是生物催化劑。1965年，我國在世界上首先成功地人工合成了有生物活性的牛胰島素?！　〉鞍踪|(zhì)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物大分子。動物體細(xì)胞中的細(xì)胞核，只要有合適的條件，原來只執(zhí)行某一種功能的細(xì)胞核照樣也能控制發(fā)育長成一個完整的個體，也就是說，動物細(xì)胞（準(zhǔn)確的說是細(xì)胞核）與植物細(xì)胞一樣，也具有全能性。這樣，植物細(xì)胞全能性獲得了充分的論證。同一物種染色體恒定的特性，目前已作為分類學(xué)上區(qū)別物種的重要依據(jù)之一?！　∪旧|(zhì)是細(xì)胞核里易被堿性染料染色的部分，呈細(xì)絲狀并具有一定的結(jié)構(gòu)，主要由DNA和蛋白質(zhì)組成。　　細(xì)胞核的大小和形態(tài)在不同細(xì)胞里，或在同一細(xì)胞的不同時期會有所變化，但其基本結(jié)構(gòu)包括核膜、核仁、染色質(zhì)和核液四個組成部分?！　∮捎诤颂求w與蛋白質(zhì)合成的密切關(guān)系，在細(xì)胞器的研究工作中，對核糖體的研究比較多。下面我們將本章內(nèi)容分解為12個問題進(jìn)行學(xué)習(xí)。第四節(jié)的內(nèi)容與社會結(jié)合緊密，學(xué)習(xí)時可將視野打開，注意從社會中觀察和搜集相關(guān)資料，加深理解。進(jìn)入20世紀(jì)特別是50年代以后，生物學(xué)同化學(xué)、物理學(xué)和數(shù)學(xué)相互交叉滲透，借鑒了物理等精確學(xué)科的研究思想，引入了新的研究方法和技術(shù)裝備，取得了一系列劃時代的科學(xué)成就。1959年，多位科學(xué)家各自用電子顯微鏡作的研究指出，多數(shù)細(xì)胞膜是由暗