【導(dǎo)讀】生活將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的革命性的影響。生物技術(shù)對(duì)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(jì)效益的潛在生產(chǎn)力，它將是21世紀(jì)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(xué)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(xué)為基礎(chǔ)，工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。先進(jìn)的工程技術(shù)手段是指基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等新技。達(dá)到某種目的則包括疾病的預(yù)防、診斷與治療和食品的檢驗(yàn)以及環(huán)境污染的檢?，F(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展已在分子、亞細(xì)胞、細(xì)胞、手段，從而達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)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(jìn)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(xiàn)。我國是發(fā)展中國家，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)、知識(shí)經(jīng)濟(jì)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(dá)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(qiáng)調(diào)生物技術(shù)對(duì)于發(fā)展中國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)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(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)入我國市場。我們?cè)诼男辛x務(wù)的同時(shí)，更要慎重考慮我國的權(quán)利和農(nóng)業(yè)安全，特別是對(duì)那些有可能會(huì) 對(duì)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(duì)策包 括兩個(gè)方面，首先，必須盡快提高我國的監(jiān)控技術(shù)水平，對(duì)進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因 農(nóng)產(chǎn)品的特性、危 害性進(jìn)行嚴(yán)格、及時(shí)的檢查和監(jiān)控。其次，應(yīng)通過法律法規(guī)的形式，對(duì)進(jìn)入我國的轉(zhuǎn)基因產(chǎn) 品進(jìn)行規(guī)范化管理。目前我國已經(jīng)對(duì)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的研究、試驗(yàn)、生產(chǎn)、加工、經(jīng)營和進(jìn) 出口活動(dòng)實(shí)施全面管理。 2020 年 5 月，中國國務(wù)院頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》，為保障條例的實(shí)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(píng)價(jià)管理辦法》、《農(nóng) 業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》和《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理辦法》，并于 2020 年 3 月 20 日起正式實(shí)施。 《條例》和 3 個(gè)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(dòng)植物、微生物及其產(chǎn)品，主要包括：轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物 (含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種 )和微生物；轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(dòng)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。《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)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(yàn)、生產(chǎn)、進(jìn)口活動(dòng)必須進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。 《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)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(jìn)行標(biāo)識(shí)，否則將不能進(jìn)口和銷售。轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)的標(biāo)注方法有三種，一是轉(zhuǎn)基因動(dòng)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(dòng)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(jìn)口安全管理辦法》，首批標(biāo)識(shí)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(yīng)，中國證監(jiān)會(huì)于 2020 年 3 月 7 日批準(zhǔn)大連商品交易所修改大豆期貨合約，合約標(biāo)的物品分為轉(zhuǎn)基因大豆和非轉(zhuǎn)基因大豆。《管理辦法》的出臺(tái)將規(guī)范農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的銷售行為，引導(dǎo)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的生產(chǎn)和消費(fèi)，保護(hù)消費(fèi)者的知情權(quán)。 生物技術(shù)是一項(xiàng)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(jì)實(shí)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(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)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(dá)到某種目的。它至少包 括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等五項(xiàng)工程。這五項(xiàng)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(jì) 70 年代 DNA 重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的?，F(xiàn)代生物技術(shù)是一門集生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)等多學(xué)科互相滲透的綜合性學(xué)科。現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，它對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生了巨大的影響。其應(yīng)用領(lǐng)域包括 農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、藥物學(xué)、能源、環(huán)保、冶金、化工原料等。這些領(lǐng)域的應(yīng)用又必然對(duì)人 類社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)、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(yīng)用 科學(xué)界預(yù)言， 21 世紀(jì)是一個(gè)基因工程世紀(jì)?；蚬こ淌窃诜肿铀綄?duì)生物遺傳作人為干預(yù)，要認(rèn)識(shí)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(yīng)用現(xiàn)代生命科學(xué)原理和信息及化工等技術(shù)，利用活細(xì)胞或其產(chǎn)生的酶來對(duì)廉價(jià)原材料進(jìn)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(chǔ)是現(xiàn)代生命科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和信息科學(xué)。生物工程的主要產(chǎn)品是為社會(huì)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(huì)服務(wù)。生物工程主要有基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程等 5 個(gè)部分。其中基因工程就是人們對(duì)生物基因進(jìn)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(jī)制的秘密一點(diǎn)一點(diǎn)呈現(xiàn)在人們眼前，生物學(xué)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(shè)想在分子的水平上去干預(yù)生物的遺傳特性。 一、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) 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?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)生物（包括植物和動(dòng)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(shí)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(jìn)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(chǔ)，它就是存在于細(xì)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(gè)成熟細(xì)胞的核中含有 23 對(duì)或 46 條染色體，人體擁有數(shù)以萬計(jì)的遺傳信息就蘊(yùn)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(jì) 60 年代，作為遺傳物質(zhì)的核酸在膿細(xì)胞核中被發(fā)現(xiàn)。 19 世紀(jì) 40 年代科學(xué)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(chǔ)。 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(fù)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(jìn)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(xué)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(xué)家弗里德里希發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核內(nèi)存有酸性和蛋白質(zhì)兩個(gè)部分。酸性部分就是后來的所謂的 DNA； 1882 年，德國胚胎學(xué)家瓦爾特弗萊明在研究蠑螈細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)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(jī)體的遺傳原料，而不是蛋白質(zhì)； 1953 年，美國生化學(xué)家華森和英國物理學(xué)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(chǔ)； 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(shí)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(gè)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(shè)計(jì)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(xué)的工程設(shè)計(jì)，即按照人類的需要把這種生物的這個(gè) “基因 ”與那種生物的那個(gè)“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(xué)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(dāng)?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(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(jì)好的藍(lán)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(yīng)包括基因的表達(dá)技術(shù)，基因的突變技術(shù)，基因的導(dǎo)入技術(shù)等。總之， “基因工程 ”的原理是建立在現(xiàn)代生物學(xué)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(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)化： 某一基因型細(xì)胞從周圍介質(zhì)中吸收另一基因型細(xì)胞的 DNA，而使其基因型和表型發(fā)生相應(yīng)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(xì)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(fù)制機(jī)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(jī) ”。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?。凰茏R(shí)別雙鏈 DNA 分子中的特異性核苷酸序列，使它在特定的位點(diǎn)水解 . 載體：運(yùn)送遺傳物質(zhì)的工具，如質(zhì)粒、病毒等。質(zhì)粒載體：細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物細(xì)胞中染色體以外的雙鏈閉合環(huán)狀分子。大小為 1～ 200kb；能獨(dú)立于染色體外進(jìn)行自我復(fù)制，每個(gè)細(xì)胞中可含 10～ 200 個(gè)拷貝。其表型效應(yīng)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(xì)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(dǎo)入受體細(xì)胞； 篩選重組克隆 ； 基因表達(dá)與產(chǎn)物分離。 三 、基因工程的應(yīng)用 基因工程技術(shù)幾乎 涉及到人類的生存所必需的各個(gè)行業(yè)。比如將一個(gè)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(yīng)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(yīng)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(dòng)物細(xì)胞來生產(chǎn)多肽藥物，那么基因工程就可以應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?？傊痪湓?，基因工程應(yīng)用范圍將是十分廣泛的。隨著分子生物學(xué)尖端技術(shù)的崛起和迅猛發(fā)展，科學(xué)家已經(jīng)可以應(yīng)用 “分子刀 ”對(duì)連在高倍顯微鏡都看不到的基因進(jìn)行剪切、修補(bǔ)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(yuǎn)了?？茖W(xué)家甚至可按人的意愿將 1 個(gè)外源基因種植入某一生物體內(nèi)可創(chuàng)造出一個(gè)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(yīng)用價(jià)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(jì)取得了很大的進(jìn)展，這至少有兩個(gè)有力的證明。一是轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物，一是克隆技術(shù)。轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物由于植入了新的基因，使得動(dòng)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(yīng)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(dòng)物，它完全秉承了給予它細(xì)胞核的那只母羊的遺傳基因。 “克隆 ”一時(shí)間成為人們注目的焦點(diǎn)。盡管有著倫理和社會(huì)方面的憂慮，但生物技術(shù)的巨大進(jìn)步使人類對(duì)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(xì)菌的基因接入玉米、大豆的植株中，就可以更好地保護(hù)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(jì)，在美國，轉(zhuǎn)基因食品高達(dá) 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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(zhǔn)上市。 1998 年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá) 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(dá) 2330 萬公頃，占全球轉(zhuǎn)基因作物的 84%。據(jù)報(bào)道， 1999 年全世界播種的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米種子量達(dá)總量的 1/3，預(yù)測到 2020 年全球轉(zhuǎn)基因種子銷售 額將達(dá)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