DNA技术对人类的影响汇总.pdf
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1、DNA 技术对人类的影响 DNA 技术,是二十世纪科学技术最具革命性的成就之一,开创 了人类认识自然、改造自然的新纪元。1996 年诺贝尔奖获得者、莱 斯大学的化学家罗伯特 ? 柯尔说: “ 本世纪是物理学和化学的世纪,但 下个世纪显然将是生物学的世纪。” 随着“ 人类基因组计划 ” 的初步完 成,及其 DNA 操作技术的不断完善,人类在基因领域已经取得了巨 大的进步, DNA 技术技术正在以令人目不暇接的速度和不可思议的 方式改变着这个世界,已经或即将对人类社会产生重大影响。 DNA 技术在其产生的短短30 多年时间,已经发展到了相当成熟 的地步。其应用范围之广、应用领域之多,已渗入到社会生
2、活的方方 面面。 1. DNA 技术对医疗领域的影响 随着人类对基因研究的不断深入, 分子医学的新时代已经开始显 现。这个新时代的特点不是治疗疾病的症状,而是寻找引起疾病的根 本原因。医学研究人员还将能够根据新的药物和免疫疗法技术,设计 新的治疗机制、 避开可能引发疾病的环境条件、通过基因疗法更换出 现缺损的基因。 人类 DNA 研究取得的技术成果和资源已开始对生物医学研究产 生深刻的影响, 并将给更广泛的生物学研究和临床医学带来革命。越 来越详细的基因组图谱的绘制完成,有助于研究人员寻找诸如脆弱的 X 综合征、 1 型和 2 型神经纤维瘤、遗传性结肠癌,阿耳茨海默氏症 和家族乳腺癌等几十种与
3、遗传疾病有关的基因。目前,已发现的遗传 病有 7746种,其中由单基因缺陷引起的就有约3000多种。因此,遗 传病是基因治疗的主要对象。 基因诊断是 DNA 技术技术在医学上的一项重要应用。它是指用 DNA 的技术方法,将正常的基因转入病患者的细胞中,以取代病变 基因,从而表达所缺乏的产物, 或者通过关闭或降低异常表达的基因 等途径,达到治疗某些遗传病的目的。 第一例基因治疗是美国在1990 年进行的。当时,两个4 岁和 9 岁的小女孩由于体内腺苷脱氨酶缺乏而患了严重的联合免疫缺陷症。 科学家对她们进行了基因治疗并取得了成功。这一开创性的工作标志 着基因治疗已经从实验研究过渡到临床实验。199
4、1 年,我国首例 型血友病的基因治疗临床实验也获得了成功。 同时, DNA 技术在药物研究中的应用,带来了无与伦比的社会 价值和经济价值。利用DNA 技术技术生产临床治疗中非常有价值的 活性多肽,不仅解决了来源困难的问题,降低了生产成本,而且可以 利用在体外操作基因的优点,制造出更有效、副作用更少的药品。除 此之外,基因疫苗也是医学界又一重大突破。传统的免疫方法一般是 用去毒或低毒的病源微生物的抗原免疫人体,使人体产生抗体以抵抗 疾病。但是,这种传统的免疫方法可能因为其抗原蛋白的毒性而对人 体有害。现阶段发展起来的DNA 疫苗则突破了这一缺陷,它是将能 表达外源抗原蛋白的质粒DNA 或其它形式
5、的DNA 注入机体后,产 生对人体无危害或危害极低的抗原蛋白,令机体产生细胞免疫或体液 免疫,抵抗外源微生物的侵害。 而且 DNA 疫苗相对较稳定, 成本低, 使用方便,作用时间也长,所以,DNA 疫苗已广泛在临床上使用。 目前正在研制的 DNA 疫苗有甲肝、乙肝疫苗、以及抗艾滋病病毒的 疫苗等。 除 DNA 药物和疫苗之外,人们还正设法通过DNA 技术技术来 改造一些动物(如猪)的器官,使其不被人体排斥,以便用于移植。 目前,许多需要进行器官移植的病人在排队等待器官时丧失了生命, 而且费用昂贵, DNA 器官若能成功的话,将给这些患者带来福音。 现在科学家们的研究已经取得令人欣喜的成绩。 所
6、以,这些技术在医学的应用将在很大程度上改善人类健康状 况,对增强人类体质,延长寿命起到重大作用。 2. DNA 对农业现代化的影响 基因的研究成果为绿色革命奠定了理论基础,DNA 技术由此进 入一个崭新的时代。许多科学家认为,DNA 技术能够把发展中国家 的农业生产率提高25%,并且帮助防止作物收割后遭受损失。现代生 物技术最伟大的成果之一就是转基因食品的迅速发展,其中最重要原 因是它为解决全球性的粮食危机问题提供了有效的办法。这是世界各 国经济可持续发展战略的要求。 DNA 为打破物种界限、定向改良作物提供了有力的工具。转基 因作物的应用、推广,为解决人类面临的粮食问题提供了希望,并可 望为
7、人类提供更多、更好、更理想的农产品。据预测,到2020 年, 世界人口将从现在的60 亿增加到 80 亿,对粮食的需求量至少增加 40%。现有耕地的生产力很难满足人口激增的需求。只有通过农业的 生物技术革命才是解决全球粮食问题的最佳方法。转基因作物通过增 加作物的抗虫能力、耐高寒、抗高温、耐盐碱、抗倒伏、抗除草剂的 能力等,来提高单位面积的产量, 从而解决日益膨胀的地球人的吃饭 问题。同时,转基因作物还可以增加食物的种类,改进食品的营养、 味道和外观,延长货架期等等。因此,通过转基因所生产的作物,能 极大地满足人们日益增长的物质需要,丰富了生物品种的多样性, 从 而会创造出巨大的经济效益和社会
8、效益。 自从 20 世纪 80 年代第一个转基因植物实验成功以来,在短短 20 年的时间里,转基因技术在植物品种改良的研究方面取得了重要 进展。 例如, 普通西红柿在收获和运输过程中很容易发生软化而腐烂, 研究发现这种软化过程受一种酶控制。科学家按照该酶的基因序列设 计出它的反义 RNA 基因,并转入西红柿,从而抑制了这种酶的软化 作用,使西红柿的成熟过程延缓,有利于运输和保存。DNA 西红柿 也是第一个批准商业化的DNA 农作物。 再如,农业上的一种著名的微生物杀虫剂,叫苏云金杆菌,简称BT, 在世界上推广应用了半个多世纪。这种细菌之所以能杀灭害虫, 是因 为它能产生一种叫 “ 伴孢晶体 ”
9、 的大分子蛋白。 当某些昆虫吃了喷洒有 BT 菌粉的作物叶片,伴孢晶体进入昆虫肠道,在肠道碱性条件和酶 的作用下降解成毒蛋白片段。 毒蛋白片段干扰虫体的正常代谢,使细 胞自溶,并引起败血症,最终死亡。应用这一原理,科学家用毒蛋白 片段的编码基因导入烟草、棉花、玉米、马铃薯、西红柿、水稻等作 物,所形成的转基因作物都能产生BT 毒蛋白,使植株本身能够自动 杀灭害虫,而用不着再喷洒农药。 除此之外,科学家还培育出多种具有特殊功能的DNA 作物,如 抗除草剂的大豆、玉米、油菜;抗某些病毒的马铃薯、油菜、大豆、 木瓜和西葫芦。这些转基因作物在美国都已通过审批成为商品。至今, 美国 FDA 公布的被批准
10、的转基因作物品种有近50 种。 转基因动物是世界各国研究的另一热点领域。自1983 年美国学 者把大鼠生长激素基因导入小鼠产生重大突破之后,各国科学家利用 转基因技术培育出的体大瘦肉型、 产奶产卵多的家畜、家禽屡见不鲜。 但由于人们心理和意识方面的原因,转基因动物的产业化进程滞后于 其研究水平, 至今还没有商品化的转基因动物养殖品种。转基因肉类 食品最有希望取得突破的动物是繁殖力较高、胚胎可以在体外发育的 鱼类。目前,生长速率快、抗病力强、肉质好的转基因养殖畜禽相继 在实验室获得成功。 利用 DNA,可以为人类提供质量更高、数量更多的食品。但目 前,对转基因生产出的食品的安全性问题还存在一些不
11、同的看法,这 需要继续对转基因食品的研究, 以求早日解决这类问题。 但可以坚信, 转基因技术进入 21 世纪农业领域的趋势是无法逆转的。 3. DNA 对其它领域的影响 在社会分工越来越细, 各项科学技术相互渗透、 相互联系越来越 紧密的今天, 基因技术对其它领域科技的发展具有巨大的影响。正如 DNA 的先驱者之一辛斯海默所说,这是一项与原子裂变具有同等意 义的成就。这一成就已经开始在其它领域应用。例如,在对基因问题 的研究过程中,每进一步,对超级计算能力的依赖也会随之愈加强烈; 而这反过来也推动了超级计算自身的性能更进一步。基因计算, 成为 和平时期超级计算机厮杀的新战场。目前的芯片制造工艺
12、已经达到 0.1 微米,当线宽到达 50 个硅原子这一理论极限时, 我们就会发现 IT 业的视野终会受到量子力学的左右,这将同蛋白质 (几个基因共同作 用所引发的天文数字般的组合功效)计算所要考虑的问题惊人的相 似。所以,也有人设想,在我们通过超级计算机把蛋白质分子的相互 作用和折叠方式搞清楚以后, 说不准会研制出一种真正基于蛋白质的 超级计算机。果真如此,也许今天的基因研究将是一个质变的起点。 4. DNA 对社会科学发展的影响 DNA 与通常的研究计划不同,后者似乎仅在应用时才发现与价 值问题有关,而 DNA 本身就与许多价值问题纠缠在一起。因此,人 类基因组计划包含着一个子计划,称为人类
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