课程内容：
《基因工程及其应用》
    尽管作物和家畜的育种自史前开始一直延续至今，但是，传统育种的方法一般只能在同种生物中进行，很难将一种生物的优良性状，移植到另一种生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿直接定向地改变生物，培育出新品种。
    基因工程的原理
    基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工，需要有专门的工具。“基因剪刀”、“基因针线”和“基因的运载体”是基因工程最基本的工具。
    基因的“剪刀”
    基因的“剪刀”指的是限制性核酸内切酶（以下简称限制酶）。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。例如，大肠杆菌中的一种叫做EcoRI的限制酶，能够专一识别GAATTC的序列，并在G和A之间将这段序列切开。
    基因的“针线”
    两种来源不同的DNA用同种限制酶切割后，末端可以相互黏合，但是，这种黏合只能使互补的碱基连接起来，脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口，需要靠DNA连接酶来“缝合”。
    基因的运载体
    要将外源基因送入受体细胞，还需要有专门的运输工具，这就是运载体。目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。
    基因工程的操作一般要经历如下图所示的四个步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞和目的基因的表达和检测。
    基因工程的应用
    基因工程自20世纪70年代兴起以来，取得了突飞猛进的发展。基因转移、基因扩增等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，而且在实际应用领域，如医药卫生、农牧业、食品工业、环境保护等方面也展示出美好的应用前景。
    基因工程与作物育种
    近几年来，人们利用基因工程的方法，获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。
    1993年，中国农业科学院的科学家成功地培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴孢晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。如今，科学家已利用这一基因成功地培育出了抗虫的烟草、玉米、水稻和棉花等多种作物。抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染。此外，人们还培育出了耐贮存的番茄、耐盐碱的棉花、抗除草剂的玉米、油菜、大豆等多种转基因作物。在畜牧养殖业上，科学家利用基因工程的方法培育出了转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。
    基因工程与药物研制
    在药品生产中，有些药品是直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。用基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等。
    胰岛素是治疗糖尿病的特效药。以往临床上给病人注射用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4-5g胰岛素。用这种方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远远不能满足需求。1979年， 科学家将动物体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内获得成功的表达。这样，用2000L大肠杆菌培养液就可以提取100g胰岛素，相当于从2t猪胰腺中提取的量。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素开始投入市场。
    用基因工程方法生产的药物还有干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗，等等。
    除了上述作用以外，基因工程技术还可用于环境保护，如利用转基因细菌降解有毒的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄露的石油，处理工业废水等。
    转基因生物和转基因食品的安全性
    当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，也感到了不安于困惑。人类是否有权利按照自己的意愿操纵地球上的生命？人类创造的转基因生物、转基因食品是否会危害整个生物圈，包括人类自身？这些问题曾引起了全球范围的大辩论，而辩论的起因源于对老鼠的实验。
    1998年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠食用了转基因土豆后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏。电视播出后，引起了人们对转基因食品的极度恐惧。尽管审查表明这一实验存在明显的漏洞，结果不可信，但仍无法消除人们的疑虑。下面的资料包含了对转基因生物和转基因食品的不同态度，请在此基础上，进一步搜集资料，并针对这一问题发表你的个人意见。
    我国从一开始进行基因工程研究，就十分重视基因工程的安全性问题。2001年5月，国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因生物的研究和试验，生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。现在，我国越来越重视转基因生物及其产品的安全性，并且密切关注国际上有关管理法规的动向。