遺傳工程

遺傳工程學 遺傳工程學的發展是二十世紀生命科學界最大成就之一，在二十一世紀的今天，遺傳工程學的發展更使得我們有可能在這一個世紀改寫人類物種演化的過程，生為這個世紀開創者的我們，不得不對這種技術有一個較深入的瞭解。

DNA:生命的信使 突變 影響基因表現的因子 遺傳工程在醫學方面的應用 遺傳工程在農業方面的應用 遺傳工程在食品的應用

DNA:生命的信使

1865年奧地利休士孟德爾發表他的研究報告，植物雜交試驗（Experiment in plant hybridization）

DNA 全名為去氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)，是存在於所有生物（除了RNA病毒外）的遺傳因子。而基因，即是由DNA（去氧核醣核酸）組成。

基因體 (Genome) –四種“字母”編成的生命書 DNA - 兩條大分子串 形成的雙螺旋 四種大分子 - A,C,G,T 大分子串 - 四種“字母” 編成的文章 基因體 – 染色體所有的 DNA

生命的起源 人類有 二十四種染色體

突變

何謂基因突變? 體細胞的突變 生殖細胞的突變 基因突變具有普遍性、隨機性、稀有性、不定向性和有害性等特點. 發生在體細胞的突變並不會遺傳給下一代，但這些突變的細胞在人體 會分裂、增值，且其形成的細胞也具有突變的基因。 生殖細胞的突變 發生在卵子或精子之DNA突變可能會藉由卵子或精子傳給下一代。

自發性突變 非自發性突變 除了環境的影響之外，DNA鹼基序列本身也會自發性的發生變化，只是機率比較低而已。 自然突變頻率極低,但相當穩定不同基因的突變頻率,差異很大。誘發突變的頻率遠遠高於自然突變。

果蠅的突變

四翅果蠅

關鍵科學家

Gregor Mendel 伊恩‧ Wilmut 丹尼爾‧ Nathans 關鍵科學家 Gregor Mendel 伊恩‧ Wilmut 丹尼爾‧ Nathans

Gregor Mendel 1865 年2 月遺傳學之父出生 1856年開始豌豆植物雜交耕種 1865 年2 月發表植物雜交試驗 1900 年德國的Correns ， 荷蘭的 Vries 和奧地利的Erich 發現 因此誕生了Mendelian 遺傳定律

伊恩‧ Wilmut Wilmut 出生在1944年7 月7 日 青年時期 作夢都想成為農夫 1995 年複製羊的成功的實驗 他的發現對科學界和世界有永恒 的衝擊 Wilmut 闡明, 複製人拿走人的獨特和個性﹐它的基因也被修改,這是複製人的缺點。

丹尼爾‧ Nathans 1928 年Nathans 出生在特拉華。 影響Nathans 人生的是他的教授Oliver Lowry，他說服Nathans 不當醫生，應該作科學研究。 和哈密爾頓史密斯發明的制約酵素，得到了1978 年生理或醫學諾貝爾獎。

遺傳工程在醫學方面的應用

基因工程在醫學上的應用 基因工程應用在醫學和醫療保健上有很多。我們挑出下列幾項做說明 : 疫苗 幹細胞研究 基因測試

疫苗 經由基因工程 , 更加安全的疫苗可能被發現。首先, 科學家需要辨認基因, 刺激身體生產抗體, 提供防護免疫的致病性( 疾病導致的) 病毒。DNA的部份被隔絕和然後被合併建立的無害的病毒譬如:天花的接種。 這新再組合病毒被用作為疫苗。這些疫苗更加安全, 因為他們沒暴露患者於實際病毒, 不會 冒險疏忽傳染, 這是 愛滋病疫苗非常重要考量。 這個方法也許可用的在瘧疾和血吸蟲病疫苗的研發。

幹細胞研究 幹細胞是年輕胚胎細胞可以長成各種各樣的類型組織細胞 , 譬如腦子 , 心臟 ,胃等。這些細胞可能被使用替換損壞的人體器官。以這個方法創造組織是安全的 , 比使用捐贈的組織更有可靠來源。也可用來替換不增長的細胞 , 譬如腦細胞。但為什麼有是許多不同意見 ? 幹細胞取自胚胎 , 胚胎被毀壞 , 因此某些人說這是謀殺。

基因測試 某些基因導致許多疾病, 更多的其他基因 導至人 行為及身理不正常 。為何會發生呢? 記得, 基因包含資訊修造蛋白質人體的基本組成部分。 變化的基因有時導致未制的蛋白質失去功能。 科學家相信超過4,000 種疾病起因於變化的基因 , 從父母繼承而來。包括: 唐氏症 囊狀纖維變性 , 肌肉失調, 聾耳, 乳癌 , 和 鐮刀細胞貧血症。  

遺傳工程在農業方面的應用

未來農業 在媒體上常聽到有機農業、安心蔬菜、精緻農業等推廣促銷，就是針對日益嚴重的環境污染而產生的新農業革命。

基因食品 您吃過基因改造食品嗎？ 其實基因改造食品可能正充斥在超級巿場的商品架上呢！

生物農藥 要怎麼樣吃才能吃出健康？有機食品蓬勃興起的原因，強調的就是不使用任何農藥，但有機作物的產量並不高，在巿面上反倒變成了高消費產品。

食品安檢 基因食品是否安全，至今在世界上已是一個倍受爭議的話題。我們把改造後的基因或蛋白質食入後，究竟會不會對人體健康造成威脅？

轉殖魚類 如何利用生物技術來使我們平日享用的魚兒又肥又美味呢？

細菌肥料 我們知道農夫會使用含氮、磷或鉀的肥料，來幫助農作物的的根葉莖茁壯，但您是否曾聽過細菌也能扮演化學肥料的角色，使作物長得又快又好呢？

遺傳工程在食品的應用---GMO食品

甚麼是GMO食品? 基因改造食品(Genetically Modified Organism, GMO ) 市面上銷售三大類: (一)食品本身含有新基因， 如:抗除草劑農藥基因的大豆。 (二)加工食品成分含有新基因， 如:基因改造大豆作出的豆腐。 (三)純化精製的食品，如:大豆油，其原料雖為基因改造大豆，純化精製後卻不含有新基因。

基因改造食品的生產與銷售 去蕪存菁 1970年代的稻米生產危機 1977年美國加州酪梨發生枯萎病 1994年卡爾京公司的「佳味」(FLAVR SAVR)蕃茄是世界上第一種獲准上市的基因改造食品 。

作物 全球各GMO作物的生產面積 種植面積(百萬英畝) 大豆 53.4 玉米 27.4 棉花 9.1 油菜 8.4 馬鈴薯 0.3 瓜（squash） 木瓜 .　 性狀 耐殺草劑 69.4 蘇力菌抗蟲 22.0 蘇力菌耐蟲 7.2 抗病毒

國家 作物 世界各國種植GMO的情形 種植面積(百萬英畝) 美國 74.8 阿根廷 24.7 加拿大 7.4 中國大陸 1.2 南非 0.5 大豆、玉米、棉花、油菜 阿根廷 24.7 大豆、玉米、棉花 加拿大 7.4 大豆、玉米、油菜 中國大陸 1.2 棉花 南非 0.5 玉米、棉花 澳洲 0.4 墨西哥 少量 保加利亞 玉米 羅馬利亞 大豆、馬鈴薯 西班牙 德國 法國 烏拉圭 大豆

ＧＭＯ的臨床實驗 一九九五年英國生化學家普茲塔 （Arpnd Pusztai）針對基因改造食 品的安全性所做的實驗，普茲塔將基因改造過的馬鈴薯餵食給老鼠吃，結果發現老鼠胃壁增厚， 胃腺窩增長的現象，這些現象意謂著可能使罹患癌症的機率增加，研究更發現，老鼠也出現 免疫力降低、頭腦萎縮的現象，另外，胸腺、腎臟、腸子、脾臟也都有不良影響跡象。

ＧＭＯ對人類的貢獻 提高產量，增加營養分，也可以使作物變得更耐旱、或不怕蟲害 ‧ 把蘇力菌的基因帶進棉花、玉米、番薯，這種菌體的基因能產生一種蛋白質而能抵抗蟲害的侵犯，而不需要殺蟲劑的噴灑。 玉米缺乏人體必須胺基酸--離胺基酸‧

ＧＭＯ的反對 對於基因改造作物負面的評估許多有有學理或實驗的根據，但在利益與負面傷害取捨中，容易走向兩極化。例如反對的綠色團體將基因改造工程的作物，戲稱為「異形」食物。反對者卻擔心，人類吃了這些食物，會導致人體基因也被「改造」。這些都是脫離學理依據了。