【導讀】生活將產(chǎn)生深遠的革命性的影響。生物技術(shù)對于提高綜合國力，迎接人類所面臨的諸如食品。具有巨大經(jīng)濟效益的潛在生產(chǎn)力，它將是21世紀高技術(shù)革命的核心內(nèi)容。我國政府同樣把生物技術(shù)列為高新技術(shù)之一并組織力量攻關(guān)。生物技術(shù)是一門新興學科，它包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)兩部分。生物技術(shù)也稱生物工程，是指人們以現(xiàn)代生命科學為基礎，工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達到某種目的。先進的工程技術(shù)手段是指基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等新技。達到某種目的則包括疾病的預防、診斷與治療和食品的檢驗以及環(huán)境污染的檢。現(xiàn)代生命科學的發(fā)展已在分子、亞細胞、細胞、手段，從而達到對蛋白質(zhì)進行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的技術(shù)。蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的深入研究以及化工技術(shù)的進步，就不可能有酶工程和蛋白質(zhì)工程的產(chǎn)生；做出特殊的貢獻。我國是發(fā)展中國家，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟、知識經(jīng)濟二元并存，面臨

　　

【正文】 品發(fā)展與管理的討論不只限于歐美一些發(fā)達國家之間，中國等發(fā)展中國家也表明了在這一問題上的立場和看法，既強調(diào)生物技術(shù)對于發(fā)展中國家發(fā)展經(jīng)濟具有重要意義，也表明將采取積極規(guī)范化的防范措施。 我國已經(jīng)加入了世界貿(mào)易組織 (WTO)，這就意味著今后將有大量的進口產(chǎn)品進入我國市場。我們在履行義務的同時，更要慎重考慮我國的權(quán)利和農(nóng)業(yè)安全，特別是對那些有可能會 對我國生物及環(huán)境造成污染和破壞的外來物種，尤其需要守好“大門”。目前采取的對策包 括兩個方面，首先，必須盡快提高我國的監(jiān)控技術(shù)水平，對進口的轉(zhuǎn)基因 農(nóng)產(chǎn)品的特性、危 害性進行嚴格、及時的檢查和監(jiān)控。其次，應通過法律法規(guī)的形式，對進入我國的轉(zhuǎn)基因產(chǎn) 品進行規(guī)范化管理。目前我國已經(jīng)對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的研究、試驗、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營和進 出口活動實施全面管理。 2020 年 5 月，中國國務院頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》，為保障條例的實施， 2(X)2 年 1 月，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了與該條例相配套的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》、《農(nóng) 業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標識管理辦法》和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進口安全管理辦法》，并于 2020 年 3 月 20 日起正式實施。 《條例》和 3 個配套管理辦法規(guī)定的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或者農(nóng)產(chǎn)品加工的動植物、微生物及其產(chǎn)品，主要包括：轉(zhuǎn)基因動植物 (含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種 )和微生物；轉(zhuǎn)基因動植物、微生物產(chǎn)品；轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的直接加工品；含有轉(zhuǎn)基因動植物、微生物或者其產(chǎn)品成分的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種、農(nóng)藥、 獸藥、肥料和添加劑等產(chǎn)品?！掇r(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》要求，凡在中國境內(nèi)從 事農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的研究、試驗、生產(chǎn)、進口活動必須進行安全評價。 《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標識管理辦法》規(guī)定，今后農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物必須按規(guī)定進行標識，否則將不能進口和銷售。轉(zhuǎn)基因生物標識的標注方法有三種，一是轉(zhuǎn)基因動植物 (含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種 )和微生物產(chǎn)品，含有轉(zhuǎn)基因動植物、微生物或者其產(chǎn)品成分的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種、農(nóng)藥、獸藥、肥料和添加劑等產(chǎn)品，直接標注為“轉(zhuǎn)基因 X X”。二是轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的直接加工品，標注為“轉(zhuǎn)基因 X X 加工品 (制成品 )”或者“加工原料為轉(zhuǎn)基因 X X” 。三是用農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物或用含有農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物成分的產(chǎn)品加工制成的產(chǎn)品，但最終銷售產(chǎn)品 中已不再含有或檢測不出轉(zhuǎn)基因成分的產(chǎn)品，標注為“本產(chǎn)品為轉(zhuǎn)基因 X X 加工制成，但本產(chǎn)品中已不再含有轉(zhuǎn)基因成分”，或者標注為“本產(chǎn)品加工原料中有轉(zhuǎn)基因X X，但本產(chǎn)品中已不再含有轉(zhuǎn)基因成分”。 按照《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進口安全管理辦法》，首批標識的轉(zhuǎn)基因生物有 5 類。一類是大 豆種子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕。二類是玉米種子、玉米、玉米油、玉米粉。三類是 油菜種子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕。四類是棉花種子。五類是番茄種子、鮮番茄、番 茄醬。與此相適應，中國證監(jiān)會于 2020 年 3 月 7 日批準大連商品交易所修改大豆期貨合約，合約標的物品分為轉(zhuǎn)基因大豆和非轉(zhuǎn)基因大豆?！豆芾磙k法》的出臺將規(guī)范農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的銷售行為，引導農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的生產(chǎn)和消費，保護消費者的知情權(quán)。 生物技術(shù)是一項高技術(shù)，它具有高新技術(shù)的諸多特征。被許多國家確定為增長國力和 經(jīng)濟實力的關(guān)鍵性技術(shù)之一，受到了許多國家的高度重視。 生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代生命科學為基礎，結(jié)合先進的工程技術(shù)手段和其他基礎學科的科學原理，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需的產(chǎn)品或達到某種目的。它至少包 括基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等五項工程。這五項工程是互相聯(lián)系、互相滲透的，其中以基因工程為核心。 現(xiàn)代生物技術(shù)是以 20 世紀 70 年代 DNA 重組技術(shù)的建立為標志的?，F(xiàn)代生物技術(shù)是一門集生物學、醫(yī)學、工程學、數(shù)學、計算機科學、電子學等多學科互相滲透的綜合性學科?，F(xiàn)代生物技術(shù)的應用領(lǐng)域非常廣泛，它對人類社會產(chǎn)生了巨大的影響。其應用領(lǐng)域包括 農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學、藥物學、能源、環(huán)保、冶金、化工原料等。這些領(lǐng)域的應用又必然對人 類社會的政治、經(jīng)濟、軍事等方面帶來影響。 第二章 基因工程 及其在食品工業(yè)中的 應用 科學界預言， 21 世紀是一個基因工程世紀?；蚬こ淌窃诜肿铀綄ι镞z傳作人為干預，要認識它，我們先從生物工程談起：生物工程又稱生物技術(shù)，是一門應用現(xiàn)代生命科學原理和信息及化工等技術(shù)，利用活細胞或其產(chǎn)生的酶來對廉價原材料進行不同程度的加工，提供大量有用產(chǎn)品的綜合性工程技術(shù)。生物工程的基礎是現(xiàn)代生命科學、技術(shù)科學和信息科學。生物工程的主要產(chǎn)品是為社會提供大量優(yōu)質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)品，例如生化藥物、化工原料、能源、生物防治劑以及食品和飲料，還可以為人類提供治 理環(huán)境、提取金屬、臨床診斷、基因治療和改良農(nóng)作物品種等社會服務。生物工程主要有基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程等 5 個部分。其中基因工程就是人們對生物基因進行改造，利用生物生產(chǎn)人們想要的特殊產(chǎn)品。隨著 DNA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和遺傳機制的秘密一點一點呈現(xiàn)在人們眼前，生物學家不再僅僅滿足于探索、提示生物遺傳的秘密，而是開始躍躍欲試，設想在分子的水平上去干預生物的遺傳特性。 一、遺傳的物質(zhì)基礎 生物遺傳和變異： 常言道 “種瓜得瓜，種豆得豆 ”， 這種子代和親代的相似性就是遺傳。這簡練而又樸素的 語言真切地反映了生物界物種代代相傳的普遍規(guī)律。人們早就發(fā)現(xiàn)生物（包括植物和動物乃至人類）的性狀可從上一代傳至下一代，這就是遺傳現(xiàn)象，也是為什么兒女的膚色、像貌、高矮等總是與父母相像的原因。但是 “一母生九子，九子各不同 ”。這種子代和子代、子代和親代之間的差異就是變異。生物的遺傳和變異是同時存在的，遺傳性可以保持生物物種的穩(wěn)定性，生物的變異性是生物進化所必需的，只有遺傳而沒有變異，就不可能有生物的多樣性的存在。 遺傳物質(zhì)：普遍存在于色彩斑斕的生物界中，神秘的遺傳現(xiàn)象必定有其物質(zhì)基礎，它就是存在于細胞核中的 核酸。核酸又和蛋白質(zhì)一起組成了染色體，人體的每一個成熟細胞的核中含有 23 對或 46 條染色體，人體擁有數(shù)以萬計的遺傳信息就蘊藏在這無法用肉眼直接見到的極其微小甚乎其微的染色體中。早在 18 世紀 60 年代，作為遺傳物質(zhì)的核酸在膿細胞核中被發(fā)現(xiàn)。 19 世紀 40 年代科學家發(fā)現(xiàn)從一種具有夾膜、致病性的肺炎球菌中提取的核酸，可使另一種無夾膜、不具致病性的球菌的遺傳性狀發(fā)生改變，變成有夾膜和致病性的肺炎球菌，其中的奧秘不言而喻，核酸將攜帶有夾膜和致病性等的遺傳信息傳至另一種球菌中，因此，核酸是遺傳信息的載體，也是遺傳的物質(zhì)基礎。 令人驚奇的是，無奇不有的生物界中光怪陸離的各類低等、高等生物卻使用著一套看來并不復雜的遺傳密碼，執(zhí)行著類似的遺傳法則，即遺傳信息從脫氧核糖核酸流向信使核糖核酸，進而流向蛋白質(zhì)。但是，基因的變化也可給生物界甚至人類帶來不幸的痛苦。一切事物的發(fā)展具有兩面性。 遺傳物質(zhì)的載體： 1866 年，奧地利遺傳學家孟德爾神父發(fā)現(xiàn)生物的遺傳基因規(guī)律； 1868年，瑞士生物學家弗里德里希發(fā)現(xiàn)細胞核內(nèi)存有酸性和蛋白質(zhì)兩個部分。酸性部分就是后來的所謂的 DNA； 1882 年，德國胚胎學家瓦爾特弗萊明在研究蠑螈細胞時發(fā)現(xiàn)細胞核內(nèi)的包含 有大量的分裂的線狀物體，也就是后來的染色體； 1944 年，美國科研人員證明 DNA 是大多數(shù)有機體的遺傳原料，而不是蛋白質(zhì)； 1953 年，美國生化學家華森和英國物理學家克里克宣布他們發(fā)現(xiàn)了 DNA 的雙螺旋結(jié)果，奠下了基因工程的基礎； 二、 基因工程的原理和過程 基因工程的原理 基因工程就是 DNA 重組技術(shù)，按人的意志定向改變生物的遺傳性狀，能繞過種間遺傳重組的屏障，實現(xiàn)種間遺傳物質(zhì)的重組。如果將一種生物的 DNA 中的某個遺傳密碼片斷連接到另外一種生物的 DNA鏈上去，將 DNA 重新組織一下，不就可以按照人類 的愿望，設計出新的遺傳物質(zhì)并創(chuàng)造出新的生物類型嗎？這與過去培育生物繁殖后代的傳統(tǒng)做法完全不同，它很像技術(shù)科學的工程設計，即按照人類的需要把這種生物的這個 “基因 ”與那種生物的那個“基因 ”重新 “施工 ”， “組裝 ”成新的基因組合，創(chuàng)造出新的生物。這種完全按照人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學技術(shù)，就被稱為 “基因工程 ”，或者稱之為 “遺傳工程 ”?；蚬こ痰暮诵募夹g(shù)是 DNA 的重組技術(shù)，也就是基因克隆技術(shù)。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)過體外或離體的限制酶切割后與適 當?shù)妮d體連接起來形成重組 DNA分子，然后在將重組 DNA分子導入到受體細胞或受體生物構(gòu)建轉(zhuǎn)基因生物，該種生物就可以按人類事先設計好的藍圖表現(xiàn)出另外一種生物的某種性狀。除 DNA 重組技術(shù)外，基因工程還應包括基因的表達技術(shù)，基因的突變技術(shù)，基因的導入技術(shù)等。總之， “基因工程 ”的原理是建立在現(xiàn)代生物學研究成果之上的。 理論上的三大發(fā)現(xiàn)： DNA 為遺傳物質(zhì)： Avery 的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗。轉(zhuǎn)化： 某一基因型細胞從周圍介質(zhì)中吸收另一基因型細胞的 DNA，而使其基因型和表型發(fā)生相應變化的現(xiàn)象 . 轉(zhuǎn)染就是除去蛋白質(zhì) 外殼的病毒核酸感染細胞或原生質(zhì)體的過程 . DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)和 DNA 半保留復制機制； 遺傳密碼與中心法則。 技術(shù)上的三大發(fā)明： 限制性內(nèi)切酶和連接酶： DNA 的 “手術(shù)刀 ”與 “縫紉機 ”。限制性內(nèi)切酶：生物工程中最重要的工具酶，主要從原核生物中提??；它能識別雙鏈 DNA 分子中的特異性核苷酸序列，使它在特定的位點水解 . 載體：運送遺傳物質(zhì)的工具，如質(zhì)粒、病毒等。質(zhì)粒載體：細菌、酵母菌和放線菌等生物細胞中染色體以外的雙鏈閉合環(huán)狀分子。大小為 1～ 200kb；能獨立于染色體外進行自我復制，每個細胞中可含 10～ 200 個拷貝。其表型效應主要有決定抗藥性，合成抗菌素，編碼限制或修飾酶等 . 逆轉(zhuǎn)錄酶：從 mRNA到 DNA，使真核基因制備成為可能。 基因工程的基本過程 步驟一：獲得 DNA 片段，取得目的基因 步驟二： DNA 片段和載體 DNA 在體外連接 步驟三：將重組的 DNA 引入宿主細胞 基因工程的內(nèi)容 目的基因的獲得； 目的基因與載體的連接成重組 DNA 分子； 重組 DNA 分子導入受體細胞； 篩選重組克隆 ； 基因表達與產(chǎn)物分離。 三 、基因工程的應用 基因工程技術(shù)幾乎 涉及到人類的生存所必需的各個行業(yè)。比如將一個具有殺蟲效果的基因轉(zhuǎn)移到棉花、水稻等農(nóng)作物種中，這些轉(zhuǎn)基因作物就有了抗蟲能力，因此基因工程被應用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；要是把抗蟲基因轉(zhuǎn)移到楊樹、松樹等樹木中，基因工程就被應用到林業(yè)領(lǐng)域；要是把生物激素基因轉(zhuǎn)移到支物中去，這就與漁業(yè)和畜牧業(yè)有關(guān)了；如果利用微生物或動物細胞來生產(chǎn)多肽藥物，那么基因工程就可以應用到醫(yī)學領(lǐng)域?？傊痪湓挘蚬こ虘梅秶鷮⑹鞘謴V泛的。隨著分子生物學尖端技術(shù)的崛起和迅猛發(fā)展，科學家已經(jīng)可以應用 “分子刀 ”對連在高倍顯微鏡都看不到的基因進行剪切、修補和 更換。因此，征服許多遺傳性疾病或基因突變引起的疾病也為期不遠了?？茖W家甚至可按人的意愿將 1 個外源基因種植入某一生物體內(nèi)可創(chuàng)造出一個全新的物種，這就是神奇的基因工程。這在防止農(nóng)作物病蟲害、改良畜牧品種、生物制藥等方面有著巨大的應用價值。因此，人類掌握了遺傳與基因的奧秘后，利用它趨利避害，造福人類，其發(fā)展前景是非常廣闊的。 基因工程在 20 世紀取得了很大的進展，這至少有兩個有力的證明。一是轉(zhuǎn)基因動植物，一是克隆技術(shù)。轉(zhuǎn)基因動植物由于植入了新的基因，使得動植物原具有了先沒有的全新的性狀，這引起了 一場農(nóng)業(yè)革命。如今，轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)開始廣泛應用，如抗蟲西紅柿、生長迅速的鯽魚等。 1997 年世界十大科技突破之首是克隆羊的誕生。這只叫 “多利 ”母綿羊是第一只通過無性繁殖產(chǎn)生的哺乳動物，它完全秉承了給予它細胞核的那只母羊的遺傳基因。 “克隆 ”一時間成為人們注目的焦點。盡管有著倫理和社會方面的憂慮，但生物技術(shù)的巨大進步使人類對未來的想象有了更廣闊的空間。人們可以用鮮魚的基因幫助西紅柿、草莓等普通植物來抵御寒冷；把某些細菌的基因接入玉米、大豆的植株中，就可以更好地保護它們不受害蟲的侵襲。而以這些轉(zhuǎn)基因生物為原料加工生 產(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。據(jù)統(tǒng)計，在美國，轉(zhuǎn)基因食品高達 4000 多種，已成為人們?nèi)粘Ｉ畹钠胀ㄉ唐?。我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物和林木有22 種，轉(zhuǎn)基因棉花已進入大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)，已成為世界轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物田間實驗和商品化生產(chǎn)面積的第四大國。但截止目前尚無轉(zhuǎn)基因食品批準上市。 1998 年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積達 2780 萬公頃，較 1997 年增加 1680 萬公頃，其中美國和加拿大種植面積高達 2330 萬公頃，占全球轉(zhuǎn)基因作物的 84%。據(jù)報道， 1999 年全世界播種的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米種子量達總量的 1/3，預測到 2020 年全球轉(zhuǎn)基因種子銷售 額將達到3000 億美元。 1999 年美國玉米和大豆有 50％采用轉(zhuǎn)基因種子，已經(jīng)開始生產(chǎn)含高維生素 A的胡蘿卜和高番茄紅素的抗癌西紅柿，用西紅柿、南瓜、酵母菌、玉米、土豆