時間：2022-07-05 09:30:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇基因工程技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
在人類的實踐活動中,技術和人文價值互為根據、相互支持。現代技術就是由技術器物、技術制度與體制以及技術意識形態這三個層次的因素組成的文化［1］。作為一個多目標、多類型的技術體系,基因工程技術負荷多方面的價值,有著廣泛而深遠的社會影響。基因工程技術發展過程中的人文困惑實際上是人類自身在人格標準、社會倫理觀、生態價值觀上的諸多疑難的反映。重新審視當代社會的人文價值觀,為基因工程技術的健康發展提供一個可供參照的人本坐標和社會文化尺度,是當下一件重要的事情。
一、人文價值導引基因工程技術
發展的必要性與可能性1.人文價值導引基因工程技術發展的必要性
基因工程技術是自然屬性和社會屬性的統一體。基因工程技術將有力地促進社會經濟的發展,實現人的自由,滿足人類多方面的需要。由于基因工程技術的作用對象包括人在內,其發展和應用就必然更多地涉及到人文價值,在個體層面、群體層面和社會層面影響到人與人、人與社會以及人與自然的關系。基因工程技術為人類擺脫生物本性上的局限從而實現更大的目標創造著條件,給人類帶來無限的夢想和希望。同時,基因工程技術又對人類的文明和智力,甚至對人類的肉體生存和心理健康都帶來了新的、更大的挑戰。基因工程技術的發展并不總是合乎人的本質訴求,其背離人類本性的一面已經表現出來,已經產生和將要產生更為復雜的倫理、法律、社會和生態等問題,亟須人文價值的密切關注與導引。
基因工程技術發展的人文困惑就是這項技術在其發展過程中對現代人文價值觀念的沖擊,表現為基因工程技術對人類社會價值觀念的重構和社會價值對基因工程技術的審視。這種困惑折射出社會發展中的物質層面和精神層面的不協調。對于技術與人文價值之間的這種激蕩,我們必須承認和審慎對待。其實,基因工程技術的內在價值維度與社會人文價值之間有著互惠的影響,基因工程技術與人文價值的協同發展是十分必要的。
用人文價值導引基因工程技術的發展是必需的。陳昌曙教授曾指出:現代技術從根本上說都是人造的,人在多種情況和相當程度上可以干預和選擇技術。在技術創新的方向,對在何種場合、何種程度上應用技術,對技術發展的戰略和技術政策都有選擇的自由和余地;國家、部門和企業都有技術選擇的任務,工程師、企業家都有進行技術選擇的能力［2］。具體說來,人是基因工程技術發生和發展的主體,居于核心地位。沒有科技工作者的努力就不可能有基因工程技術的產生和發展,更談不上產業化、市場化;發展基因工程技術的宗旨是為人類造福,為解決人的現實問題服務。在這里,基因工程技術是手段,人是目的。因此,基因工程技術的發展路徑和結果必須符合人的基本價值訴求。
2.人文價值導引基因工程技術發展的可能性
現代技術的實體因素決定著人們的生產、生活和精神狀況,影響著“人—社會—自然”大系統的演化,表征著現階段人類文明的發展水平。同時,人文價值規定了技術發展的方向和目的,通過影響技術制度、體制及其意識形態實現著對現代技術的選擇、擴散和社會整合。人文價值作為人類社會存在和發展的基本理想,完全可以規定基因工程技術的發展方向。在實踐中,通過不斷發展的人文價值可以實現對基因工程技術的導向作用。
人文價值對基因工程技術的發展有著理性的制約作用。M.謝勒認為,每次理性認識活動之前,都有一個評價的情感活動。因為只有注意到對象的價值,對象才表現為值得研究和有意義的東西［3］。基因工程技術的發展從根本上說,要受到人們的情感、態度以及社會倫理規范的影響。基因工程技術活動必然要受到當今時代占主導地位的文化價值科學精神和人文精神的雙重影響。現代基因工程技術體現著科學與人文之間的互補關系:一方面,在探討現代基因工程技術活動的意義和技術決策的標準時,離不開對其人文精神的思考;另一方面,要確定解決特定問題的技術方案和預測現代基因工程技術的物質后果,只有運用理性的科學精神才能作出回答。以科學精神和人文精神的和合統一為主導的當今社會文化價值以其解釋作用、論證作用和導向作用,創設出基因工程技術發展的社會心理氛圍、可行條件并影響著其可能的發展規模、速度和方向。
總之,基因工程技術與人文價值的邏輯關聯提供了人文價值導引基因工程技術發展的可能性,現代基因工程技術發展的潛在人文困惑又日益彰顯了人文價值導引基因工程技術發展的必要性。人文價值可以也必須通過作用于基因工程技術的器物層面和制度層面對此項技術的發展方向加以導引。
二、人文價值導引基因工程技術
發展的主要原則為了能夠在發展基因工程技術以促進社會福利的同時,又能前瞻性地關注并預警其多方面的負面影響,在兩者之間形成“必要的張力”,我們必須努力探求正確導引基因工程技術健康發展的人文價值原則。
1.人本原則
人本原則要求人們在研制、發展基因工程技術的過程中,要有意識地實現人、社會、自然的整體和諧,關注人類本身的持續生存和健康發展。基因工程技術只有在“人—社會—自然”大系統的協調發展中才能得以發展并最終實現人的價值追求。
首先,人類與其他生物、非生物環境之間的和諧是人類社會持存的原初條件和人類文明得以延續的基本保障。基因工程技術的發展要充分考慮自然生態的承載力和可持續性。人們應當充分利用基因工程技術提供的主動性和選擇性,通過有目的的社會實踐活動,在促進基因工程技術發展的同時維持生態系統的完整、穩定和有序發展,建立一種符合自然生態系統發展規律的社會實踐和組織形式。
其次,社會層面中政治、經濟、文化和教育環境等之間的和諧是基因工程技術發展的現實社會條件。基因工程技術的發展既取決于社會的需要,受到特定社會主導文化價值的制約,同時也廣泛地影響到社會生活。基因工程技術的發展要因人、因地、因時制宜,充分考慮其發展的社會條件和社會影響,在實現自身發展的同時促進社會的進步。
再次,實現人的健康發展和社會價值是基因工程技術發展的歸宿。研制基因工程技術的原初目的是適宜人性的,其發展就是為了解決人類生存與發展面臨的食品、健康與安全等現實問題服務的。堅持以人為本,關心人的價值、尊嚴、平等、自由和全面發展,應該始終成為基因工程技術發展的首要目標。
2.技術與倫理觀念協同原則
基因工程技術已經成為推動經濟社會發展的重要動因,其迅猛發展必然會影響到人類社會固有的觀念。早在上世紀90年代初,歐洲許多公眾就開始強烈反對轉基因食品,他們認為轉基因食品有損人類健康,認為他們有足夠的可供選擇的食物。一些政治家為了自身利益,也充分利用這場輿論紛爭,試圖將它演變成一場公眾的政治運動。1999年,奧地利、比利時、丹麥、法國、希臘、意大利和盧森堡等7個國家明令禁止銷售轉基因食品,在4年內不得發展轉基因食品。但是,隨著轉基因技術的進一步成熟,到了2002年10月,歐盟又通過了一項關于最終種植轉基因農作物的新的指導方針［4］。
伴隨著包括基因工程技術在內的現代生物技術的發展和應用,人類社會無論從制度方面還是物質方面都已經發生了很大的變革。由人類社會歷史實踐孵化產生出來的倫理觀念同樣要適應新情況和新變化,以嶄新的姿態解決新問題。我們并不主張人類的倫理觀念無條件地完全適應或簡單地迎合基因工程技術發展的現實,但至少應該作出相應的調整,改變一些具體的倫理規范和行為準則。倫理學家的研究內容和研究方式不要只被動地適應基因工程技術所帶來的挑戰,而要能夠預見基因工程技術發展中所要產生的問題和矛盾,起到針對防范基因工程技術負效應發生的預見和警戒作用［5］。
我們在利用基因工程技術改造物質世界的同時,也要分析和改造我們自己的精神世界,從而實現兩個世界的和諧統一。在現代生物技術的輝煌與其人文憂患并存的時代,基因工程技術視野與人文價值視野需要很好地對接,技術的發展與倫理觀念所展現的高度應該是一致的,技術與倫理觀念應該是協同發展的。
3.非功利性原則
現代生命科學和基因工程技術已經分別成為目前重要的前沿科學和關鍵技術,它們相互促進、相互影響,將同時迎來一個迅猛發展的新時代。現代科學、技術、產業整體化的發展趨勢,要求我們重視生命科學研究與基因工程技術的協調發展,把基因工程技術建立在牢固的生命科學基礎之上。
相對于人們對基因工程技術產業化、市場化的經濟功利訴求,生命科學基礎研究要求更多的則是勤奮踏實、不懈努力和淡泊名利的心態與行為。如果片面追求基因工程技術的所謂快速發展而忽視生命科學基礎研究,就會使基因工程技術逐漸失去自身存在的根基并最終導致自身發展的乏力。這要求人們對待基因工程技術的發展,要適當地超越功利心態并堅決反對任何不切合實際的急功近利。
這項原則還要求人們謹慎地對待基因工程技術,采取與傳統技術不同的運作方式,在確保安全性的基礎上,有選擇、有限度地加以利用。例如,由于一般藥物的安全性或毒性試驗對基因藥物不一定適用,加上種屬差異性,基因工程藥物對人的藥理學活性在動物身上就不大可能得到完全、正確的反應。這樣在進行安全性試驗和臨床應用時,就要求有不同于傳統的毒性試驗項目、方法、判斷標準以及防范措施。另外,由于轉基因農作物相對于生態系統來講屬于“外來物種”,必須對其從實驗室走向大田試驗的各個環節中間試驗階段、環境釋放階段、生產性試驗階段進行嚴格的實時監控,并且在其大田種植后也要繼續依照新的標準采取分階段的安全性評價。反之,對基因工程技術過分的功利心態則可能無視這項技術的特殊性、不確定性以及可能存在的風險,導致這項技術的誤用和濫用。三、人文價值導引基因工程技術
發展的途徑探析1.確立開放的技術倫理評估框架
在當今文化多元的世界,我們很難在關于人文價值的合理理念方面達成共識,乃至不可能只有一種普適的技術倫理觀。然而,人類社會面臨著共同的技術應用問題,社會生活有其相通性,對“善”的追求也是人性的重要向度,這一切都使得人們可以在基因工程技術的發展問題上,將價值存在的抽象性轉化為具體規范的可能性并達成一些基礎性的共識。然后,人們在此基礎上愿意提出和遵守公平合作的條件,愿意承擔判斷的任務并接受其后果。例如,在已經過去的三十多年中,美國學術界針對生物技術的應用發展提出了包括“行善原則”、“自主原則”、“不傷害原則”和“公正原則”在內的四條生物醫學倫理原則,在世界產生了很大的影響,得到了廣泛認同和實際應用。
為了評估基因工程技術的發展,一種技術倫理評估的新框架在今天是必需的。我們要以生物倫理學理論多元的寬廣襟懷,融合多樣性的、具有共同基礎的基因工程技術發展的指導原則,謀求實際應用過程中的共識。開放的技術倫理評估框架的目的只能是為了使人類生活得更好,使人類免受可能的技術傷害。關涉人類前途的基因工程技術在其發展過程中一定要傾聽來自各方面的聲音,允許各種話語的自由表達,寬容地對待各種不同的學術觀點和立場,這樣才可能真正實現自身的健康發展。
2.推廣人文主義的科學教育觀
科學素養已經成為衡量一個國家國民素質水平及其國際競爭力的重要指標之一,科學教育日益占據了教育的主導地位。科學教育肩負著提高國民素質尤其是全體國民的科學素質,引導社會成員勇于在未知領域中探求并走進科學殿堂的重任。面對新世紀科學技術高度綜合化、整體化以及自然科學與人文社會科學相互滲透和融合的發展趨勢,科學教育必須以培養大量基礎扎實、知識寬厚、綜合素質高、創新能力強,既有科學素養又有人文理想的復合型人才為目標。完整的科學教育既包括科學技術知識的傳授和能力的養成,更包括人文精神的熏陶。
然而,科學教育和人文教育的長期分離,人為地制造了科學與人文兩大陣營,且相互對立和互不理解,形成了所謂的“兩種文化”現象［6］。在這種氛圍下,基因工程技術也很難實現健康發展。如果基因工程技術只是被人們從功利主義的工具角度來看待,那么它在文化上的價值就不能得到完整而準確的表達,就可能在其社會應用過程中給人類帶來危害。我們必須找到基因工程技術與人文價值相結合的途徑,使基因工程技術發展人性化,讓基因工程技術的發展得到理性的規范,而不是讓其成為一種與我們的文化無關的純粹工具來任意發展。為了使基因工程技術始終服務于人類文明的目標,我們在實踐中就必須推廣科學精神與人文精神、價值理性與工具理性相融合的新人文主義科學教育觀。
加強科學教育過程中人文素養的融入,促進基因工程技術人才養成高尚的人文精神,完善其知識架構,能夠極大地夯實人才基礎,使他們在內心深處樹立以人為本的理念,追求進步、向往和諧的人生理想。在科學實踐上自覺地應用人文價值觀念主導和支配基因工程技術的決策和選擇,從而對基因工程技術的健康發展起到有效的推動作用。
3.強化生命科學家的社會責任,塑造基因工程師的行為范式
科技工作者對人類進步高度的社會責任感和道德責任感是科技進步的重要推動力。早在1974年,聯合國教科文組織就在《關于科學研究工作者地位的建議》中講到科學家的道德責任。在當今大科學時代,發展科學技術已經成為國家行為,科技工作者必須考慮科學技術的社會后果以及自身的社會責任。運用科技成果為全人類造福是科學家和技術工程師追求的美德。要實現“科學為全人類造福”的價值目標,迫切需要科學家和工程師自覺樹立起新的責任意識。基因工程技術的新發展賦予生命科學家和基因工程師們以前所未有的力量,同時加重了他們的社會責任。基因工程技術在給人類帶來福利的同時,還帶來可以預見的和難以預見的危害甚至災難,或者在給一部分人帶來利益的同時而給另一些人帶來了傷害。面對基因工程技術帶來的諸多現實問題以及人們思想觀念的變化,生命科學家和基因工程師作為生命科學知識最主要的載體和基因工程技術活動的主體,有責任、有義務樹立科學良心和職業倫理道德,使基因工程技術為人類創造繁榮的同時,盡可能減少其負面影響。
在2002年4月召開的香山科學會議上,許智宏院士指出:“科學家自身的道德意識和倫理覺醒至關重要。面對生命科學研究可能帶來的巨大經濟利益,科學家要自覺地依據理性和符合人類利益的原則作出選擇。任何科學技術的應用都有雙重性,科學家有責任向社會說明技術的價值和可能帶來的風險及危害”［7］。可見,科學良心是科技工作者內在的思想道德,是道德情感、道德認識和道德意志的具體體現,是科技工作者支配自己的科研工作為人類造福的道德支柱。因此,生命科學家要堅持不懈地加強科學道德修養,將自己培養成為有社會良心的責任主體。基因工程技術的健康發展有賴于基因工程師在實踐中自覺處理好基因工程技術積極社會功能的正常發揮與其價值負荷、政治法律約束的關系,逐步形成一個既有利于基因工程技術發展又充分考慮其社會效應的、可操作的行為范式［8］。
4.重視技術評論,營造公眾參與的良好社會輿論氛圍
基因工程技術的發展需要良好的社會輿論氛圍。社會公眾的態度和心理承受程度是基因工程技術發展與應用的重要參量。在現代信息發達的社會中,一種新技術概念在社會的擴散,一種新技術成果在社會的推廣,一種新技術產品在社會的應用,均離不開眾多媒體強大的中介傳播作用。一種技術在媒體宣傳中的形象,將直接影響到社會公眾對此項技術的接受態度。分析公眾因基因工程技術的發展和應用而產生的社會心理問題,通過各種媒體開展富有成效的技術評論,及時引導并調適公眾心理,對于基因工程技術的發展有著極其重要的意義。
在當今社會,沒有公眾科技素養的提高,在生命科學和基因工程技術研究中實現公眾參與和顧及社會倫理道德將只是空談。生命科學家和基因工程技術工程師在技術評論和公眾心理調適中有著不可推卸的責任。他們有預測和評估基因工程技術社會應用的正負效應,對公眾進行科學知識普及和技術風險教育的責任,并結合自身的研究進程負責任地與公眾進行多方面的對話和交流,通過開展技術評論有效地緩解社會公眾期待與緊張的心理狀態,從而創造一個良好的社會輿論氛圍,為爭取公眾參與搭建一個互動的平臺,最終實現基因工程技術的人性化發展。
大眾傳媒在塑造基因工程技術的社會形象,促進公眾理解基因工程技術的過程中有著廣泛而深遠的影響。媒體通過自己的宣傳,既可以起到為基因工程技術的發展爭取社會投資、社會支持的作用,也可能招來社會公眾對該項技術的強烈抵制。媒體對基因工程技術的理解程度和價值取向將直接影響到公眾的心理走向。因此,較為理想的技術評論應以正確理解科學技術為基礎,以科學精神為靈魂,堅持社會效益優先原則和進步的方向性原則,使社會公眾及時了解到基因工程技術的發展狀況,切實維護公眾的知情權和選擇權。通過公眾參與和民主監督,促使基因工程技術以盡可能符合社會秩序和人道的方式發展,最終實現生命科學研究和基因工程技術創新的人文關懷。
5.通過立法和制定科技政策進行必要的社會調控
在宏觀層面,要處理好個人、社會和自然三者之間的關系,注意從社會整體效應和長期利益的角度對基因工程技術的發展作出調控;在微觀層面,要著力營建科學技術發展與社會全面進步和諧一體的理念,使基因工程技術研發人員切實認識到自身的社會價值訴求。通過各方面的共同努力,使基因工程技術的發展實現更多的人文關懷,盡量減少其對社會利益的損害。具體說來,主要包括以下兩個方面的內容。
其一,通過立法使基因工程技術在發展中趨利避害。制定有關法律和法規并不是阻撓基因工程技術的發展,而是對其進行積極引導和適當限制,由此爭得充分的準備時間,以便人們能夠充分估計基因工程技術發展的負面作用,建立一套可操作的制度和規則。為防止現代生物技術對人類生命個體的有意或無意的傷害和危及人類社會的發展,在發展生物技術方面一定要謹慎,要在嚴格的法律規范條件下有序進行。近幾年,我國制定出臺的《基因工程安全管理辦法》、《農業轉基因生物安全管理條例》、《人類遺傳資源管理暫行辦法》等,都是對基因工程技術發展進行規范所作出的積極努力。
其二,制定出合理的基因工程技術發展政策是其發展的重要條件。基因工程技術的發展關系到國家、民族乃至全人類的前途。在進行基因工程技術立法和制定政策時應十分慎重,不要使基因工程技術工作者和生命科學家們在從事研究時感受到過多的社會壓力。只有在一個寬松、民主、自由的社會環境中,科技工作者的積極性、主動性和創造性才能夠得到充分發揮,才會真正有利于生命科學和基因工程技術的健康發展。在制定基因工程技術發展政策時要充分考慮到基因工程技術的社會價值、社會心理影響等,最終實現基因工程技術與經濟社會的協調發展。
若要從根本上解決政府、科技界、企業界和公眾之間在基因工程技術發展方面的觀念沖突,除了像技術哲學家M.邦格所設想的力爭技術的民主控制,即公眾參與所有大規模的技術規劃之外還需要有整個社會的變革［9］。基因工程技術的發展和應用離不開社會的整體變革,需要通過適當的社會變革爭得良好的社會文化環境。但是,這種有利于協調基因工程技術與其他社會領域沖突的社會文化環境,僅僅依靠基因工程技術本身的發展是無法營造的,這需要全社會的共同努力。
總之,我們希望在人文價值的積極導引下,尋求一種有利于基因工程技術健康發展的道路,讓本性為善的技術發展得更為完善,創造一個美好的未來。
參考文獻:
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On Graduates' Gardening Plant Genetic Engineering
Principles and Techniques Teaching and Reform
CHEN Changming
（College of Horticulture， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）
Abstract Plant Genetic Engineering Principles and Techniques is a plant related graduate of an important basic course， the article reviewed the current postgraduate course in practice teaching reform， analyzes the existing problems. According to the characteristics and horticulture graduate personnel training requirements of plant genetic engineering， it is proposed to improve the quality of teaching practice teaching methods and measures to improve the practical teaching system to improve the ability of students to acquire knowledge and innovation.
Key words graduates; Plant Genetic Engineering; teaching reform
0 引言
基因工程是二十世紀八十年代在分子生物學和分子遺傳學的基礎上發展起來的一門新興學科。它的主要研究內容是體外將核酸分子插入質粒或其他載體分子，構成新的遺傳物質組合，并將其轉化到原先沒有這類遺傳因子的寄主細胞內，且能持續穩定地表達和遺傳。因此，應用基因工程技術，人們可以按照自己的主觀愿望，創造出自然界原本不存在的新生物類型。科研人員正是利用這一特征，已在提高農作物產量，改善品質，增強抗逆性和抗病蟲害的能力等方面取得令人矚目的成就。園藝作物主要包含果樹、蔬菜、觀賞植物三大類經濟作物，基因工程在園藝作物品種改良，關鍵基因的發掘，種質鑒定等方面有著重要的作用，如今很多農業院校園藝系相繼開設了研究生的園藝植物基因工程原理與技術課程。
1 研究生基因工程原理與技術課程教學與實踐改革現狀
為了適應現代生物技術的飛速發展和達到培養高素質科研人才的要求，基因工程原理與技術課程已被設置為包括生物技術、生命科學、生物工程在內的生物相關專業、醫學專業及農林專業本科生和研究生的必修課。由于基因工程技術在生物科學研究中的地位舉足輕重，在眾多綜合院校和農業院校都開設了基因工程類課程，對基因工程類課程改革做了許多研究工作。阮小蕾等探討了本課程在傳統的理論和實驗教學中存在的不足，結合筆者的教學經驗，在教材建設、教學內容的改革與建設、實驗配套的硬件與軟件建設、實驗教學安排等方面進行了探索，總結出了一套行之有效的理論和實驗教學方法。姜大剛等對研究生基因工程實驗教學改革進行了探討。提出了以教學大綱為指導開展教學，做好課程規劃;構建“和諧課堂”，重視教學效果;教學內容的與時俱進和不斷充實完善;重視師資隊伍建設，發揮骨干教師的模范作用;科研內容的滲入和應用等觀點。馬婧等針對園藝專業研究生的特點和人才培養要求，提出了根據課程性質，合理安排課程時間，針對專業特點，選擇理論教學內容。并探討了實驗教學實踐的方法，提出了采用小班教學，“高帶低”的輔助教學模式。
2 園藝研究生植物基因工程原理與技術課程教學與實踐存在的問題
園藝植物基因工程原理與技術是針對園藝專業低年級碩士、博士研究生的一門專業選修課程，包括基因工程原理講授和實驗技術操作兩個部分。以筆者所在的華南農業大學園藝學院為例，該課程是針對園藝相關專業（包括果樹學、蔬菜學、花卉學、園藝產品采后科學、茶學）低年級碩士和博士研究生開設的一門專業選修課程，該專業生源大部分為園藝專業本科畢業生，同時存在一些跨專業考研的與生物不相關專業的學生，他們在本科階段沒有學習過基因工程、分子生物學、植物生物技術等相關知識，相對來說，存在學生基礎知識薄弱、專業背景復雜、研究方向多樣等因素，這為園藝植物基因工程原理與技術課程在園藝專業研究生中的教學帶來了一定的困難。除此之外，開設時間短，課時少，一些學校的實驗條件有限等現實情況也成為了該課程開展的制約條件，另外由于很多同學以前沒有做過分子生物學方面的實驗，對基因工程實驗的操作非常生疏，因此也必要對他們進行特別的指導與教學。針對以上問題，該課程應結合專業特色和教師個人科研工作，讓研究生掌握一定的基因工程技術，為今后的研究和生產工作奠定基礎，本文從課程的理論體系教學和實驗設置等方面提出了課程改革的措施。
3 研究生園藝植物基因工程原理與技術課程教學改革措施
3.1 設計合理的園藝專業研究生植物基因工程原理與技術理論教學內容
園藝植物基因工程原理與技術雖然以實驗操作為主，但離不開基本原理知識的講述，傳統的基因工程理論知識體系龐大而復雜，在有限的課時里（設計為30個學時），講授者很難將所有相關知識一并傳授給學生。因此挑選合適的講授內容就顯得尤為重要了。園藝專業研究生的研究對象主要為果樹、蔬菜和花卉，運用植物基因工程技術的主要目的是對植物某一性狀進行改良。所以在課程內容選擇上應該以植物基因工程所要解決的主要問題為導向，帶著問題和目標選擇授課內容。講授側重于植物基因工程的相關內容，重點講解核酸提取，目的基因的克隆，植物表達載體的構建，重組子篩選，農桿菌介導的轉基因方法等內容。通過這些內容的教授，學生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理論知識，為將來從事相關的科學研究打下基礎。隨著現代基因工程技術的快速發展，基因工程的技術更新很快，除了基本的基因工程原理知識，也需要及時獲得最新的用于植物基因工程，尤其是適用于園藝類植物基因工程的新方法和新技術，并整合到教學內容中，如最近出現的可用于園藝植物基因沉默的新技術TALEN和CRISPR/Cas系統等，與時俱進地更新教學內容，將新知識、新理論、新方法傳授給學生。
3.2 合理安排實驗內容
研究生教育應以科研為目標，園藝植物基因工程原理與技術課程的學習就是為研究生將來進行植物基因工程相關的科研活動打基礎的，我們的課程教學與設計也要以園藝植物研究為導向，巧妙進行實驗設計，合理安排實驗內容。植物基因工程相關的實驗方法和技術非常多，應選擇適合園藝專業研究生的實驗內容。選擇內容的標準主要有三個方面：第一，實用性原則，現在我們園藝學院科研項目所需的基因工程操作主要有基因克隆、載體構建、表達分析、基因遺傳轉化等，所以我們著重從這些方面入手，設計實驗，讓學生對將要從事的基因工程方面的實驗有一個整體的認識;第二，創新性原則，基因工程技術發展了這么多年，出現了很多新的技術，然而在我們的實驗教學過程中，一直沿用最基本的實驗操作模式，因此在現有實驗的基礎上加上一些近年來新發展的技術可培養研究生科研上與時俱進的思維，如我們可在實驗的內容加上生物信息學的內容，或者學生采用電子克隆技術得到的基因序列，設計擴增引物，用PCR的方法擴增，并送往公司測序，然后分析序列，以培養學生獨立思考與探索的意識，而且現在用的實驗指導書，實驗技巧與知識已經陳舊，有必要增加新的基因工程操作技術到本課程的實驗指導書中;第三，合理性和可操作性原則，園藝研究生有別于其他生物專業的研究生，他們的生物技術，生物化學以及分子生物學方面相關知識比較薄弱，所以在實驗過程中的實驗內容及時間安排應循序漸進，合理有序，首先從學生們易于接受的DNA提取、PCR以及凝膠電泳入手，再進一步到載體構建及基因表達，實驗操作過程中分組進行，每組4～5人，每一組由一個實驗經驗豐富的高年級研究生任指導組長。
3.3 理論聯系實際，開展科研訓練，探索原理講授與實驗技術操作最佳結合方式
園藝植物基因工程原理與技術不但注重理論知識的講授和掌握，相關實驗技術更是本門課程的精髓所在，本門課程的最終產出還是看學生是否能夠完成基因工程相應的實驗操作，并將實驗手段和方法用于生產實踐。然而基因工程的基本原理是理解實驗技術的基礎，是解釋實驗技術和開發新的實驗技術的必要支撐。如何將實驗原理的講授與實驗操作的實施有序有效結合是開好該門課程的關鍵，可從以下四個方面考慮：第一，理論課與實驗課時間順序的安排，例如是先講理論還是先做實驗，是穿行，還是依次完成;第二，理論課與實驗操作課的銜接性探索;第三，理論課與實驗課講授內容的分配，如在實驗課中，相關實驗注意事項及實驗技巧需要強調，除此之外還會涉及一些實驗原理，因此要探索實驗課中應該重點講授哪方面的實驗原理;第四，在實驗過程中讓學生對實驗結果逐步運用相關理論進行分析并制定下一步實驗計劃，讓學生主動地參與到實驗的設計與實施中，在實驗中將各章節知識相融合，理論與實踐相貫通。
基因工程是生物工程技術的一個分支。借助基因工程技術，人類可以大規模地生產基因產物，并自主設計和創建新的基因、新的蛋白質和新的生物物種，這也是當今技術革命的重要組成部分。自基因工程問世近30年來，有大批不同學科的科學家投身到此領域工作，研究結果推動了生命科學的飛速發展，直接影響到農牧、食品、醫藥等傳統產品的改良和創新，同時也促進了醫、農、林、漁等產業結構的調整，給人類進步帶來了新的契機。
為了適應當今新技術革命的需求，各高等學校相關專業，尤其是生物工程技術類專業，均開設了相關的基因工程課程。基因工程理論課程內容抽象，實驗操作條件精細。理論教學中的問題是如何實現由微觀向宏觀、抽象向具體的轉變，而傳統的教學方法不能有效解決這些問題。為適應生物技術發展的需要，培養學生創新精神和實踐能力，我們針對課程的教學內容、教學方法與手段等方面進行探索式改革，以達到培養應用型創新人才的目的。
一、選擇最適合的教材，合理整合教學內容
基因工程正經歷日新月異的變化，國內外新版經典教材不斷面世，包括吳乃虎主編的《基因工程原理》第2版，龍敏南等主編的《基因工程》第3版，Brown T.A.主編的《Gene Cloning DNA Analysis》第6版，Jocelyn E Krebs等主編的《Lewin基因X（中文版）》2013版等。這些經典參考書結合學科發展的前沿理論，可系統闡述基因工程知識體系，配合大量的經典實驗資料和照片，參考價值極高。但是這些《基因工程》教材編排體系各有不同，大多是根據人才培養目標對教學內容進行合理安排。我們以何水林主編的《基因工程》為教材，根據原版教材體系進行講解，同時摘選最新的相關研究技術成果，借鑒國內外優秀教學成果，使教學內容與國際接軌。同時要避免學科之間教學內容的重復。另外，向學生推薦國外頂尖期刊如《Nature》等，開闊學生視野，從而激發其學習熱情。
二、改進教學方法，提高教學效果
當前，高等教育教學改革的重要內容之一是教學方法改革。教學方法必須結合課程特征進行相應的改革。
對于基礎知識的講授，主要采用提問式和啟發式教學。例如，在向生物技術本科講授“基因轉化”這一章節時，以“你聽說過轉基因西紅柿，轉基因豬嗎？那么你知道轉基因動植物是怎樣產生的嗎？”的問題導入，接著開始新課內容，選擇學生感興趣的內容作為切入點，即可抓住學生的注意力，又可活躍課堂氣氛；首先是定期給學生布置幾個專題內容，讓學生分組準備，課程講授前先由學生來講解，然后各組進行PK。例如，在介紹完基因轉化的內容后，給學生布置作業――如何對轉基因生物進行檢測。既可以培養學生查閱、整合資料的能力，又可鍛煉學生的表達能力，為將來考研或者工作積累經驗，成為真正意義的素質教育。其次是采用啟發式的教學方式，在教學中，介紹經典實驗的發現及思路，進而啟發學生如何去發現問題和解決問題。
目前，基因工程的理論與技術已在藥物生產、基因工程疫苗、轉基因動植物等方面普遍應用，因此在理論部分的講解中，可結合實際應用加以介紹。例如：在講授基因工程藥物時，可以介紹人胰島素的發明及SARS疫苗、禽流感疫苗等的研制，使學生感受到抽象的基因工程操作技術與實際應用的緊密關系，最大限度地啟發他們學習興趣和探索未知領域的欲望。
同時，可以在重要章節設計討論問題，如：基因克隆載體的構建，讓學生分組設計實驗方案，其他組質疑，鼓勵學生發表自己的見解，探討實驗方案的可行性。這樣既有助于提高對基本原理及操作的理解，又可培養學生獨立思考和創新的能力，同時也可加強學生對實驗細節的把握。
三、加強實踐教學，提高學生創新能力
關鍵字：生物工程；農業資源；基因工程
1 基因工程的應用
隨著人口的增加，老齡化趨勢嚴重，食品生產成為國家首先要解決的問題，而我國對轉基因食物研究的水平，在世界也首屈一指，因此在大田試驗和商業化方面，地位僅次于美國和加拿大。特別是我國首創的“轉基因雜交水稻”更是得到了專業研究的認可。
基因工程通過相應的技術手段，讓動植物按照人的意愿在生長時呈現一些優勢。例如：
（1）培養具有抗病蟲害、抗逆、抗除草劑的農作物。美國科學家在對這方面進行研究時，嘗試將殼質酶基因引入到作物中，最終得到了具有抗真菌病害的轉基因植物，并已經培育出具有抗除草劑作用的高粱、小麥和玉米。同樣，我國在這方面的領域，利用轉基因技術培育具有廣譜高抗白葉枯病的轉基因雜交稻。
（2）通過轉基因技術，還可以培養出具有高營養的食品。隨著人們對食物營養的要求越來越高，人類對這類產品的需求也越來越高。現在培養出的食物主要有具有高蛋白的轉基因玉米，并且培育出含豐富消化肽的大豆，這類大豆更容易被人體吸收。
（3）除此之外，還利用轉基因技術培育出具有保健作用的食品。美國就嘗試培育具有高含量抗癌物質的西紅柿，以及可以預防心臟病的大豆，這類轉基因大豆富含豐富的異黃酮。雖然基因工程在近年來的發展更加廣泛，但是對于這種發展仍然有許多學者持有懷疑的態度，認為其安全性并不能得到保證，即使如此，基因工程的應用為農業資源的發展起到重要的作用。
2 細胞工程的應用
（1）常規的生殖方式周期比較長，對于一些珍稀或者面臨滅絕的動植物而言，不適合其發展。利用細胞工程技術，即細胞培養技術，通過培育而得到的植株，可以實現大規模的無性繁殖。一些發達國家，已經利用這種技術培育出更多的高價值花卉，甚至一些名貴的中草藥。而在動物方面，這一技術的發展也有著很好的前景，比如利用動物胚胎移植的方式，培育出更優質的種牛。
（2）根莖類植物在長期種植期間，可能會導致其退化甚至引發病毒感染，這些植物受到影響后，會直接導致品種質量的下降。利用細胞工程技術可以改變這種現狀，培養時可以進行有效的脫毒，在農業中有著廣泛的應用，并對其發展有著重要的作用。
（3）細胞工程技術發展至今，已經不再是簡單的細胞融合和培養方式，而是轉變為農業工業化的深層培養。利用工程發酵設備，可以大量地繁殖培養液中的生物組織細胞，從這些細胞中，繼而獲得有用物質。
3 發酵工程的應用
發酵工程又稱為微生物工程，是利用微生物的發酵方式生產一些生物制品。而我國的釀酒、制醋其實都屬于發酵工程。隨著發酵技術的發展，其在農業資源中也得到了廣泛的應用。
（1）對于農業發展而言，由于長期使用化學肥料，破環了土壤結構，污染環境，因此利用發酵技術開發新型肥料成為農業中重要的課題。新型肥料的開發，充分地利用微生物的發酵性質，對肥料的磷、鉀起到分解作用，同時保證農作物可以獲得必需養分。
（2）秸稈是農作物中重要的副產物，一般用來做飼料，但大多數都被燒掉，不僅浪費了大量資源，同時還造成了嚴重的空氣污染。為了改善這一困境，我國通過微生物技術使其得到了充分的利用。
4 總結
本文對生物工程在農業資源開發中的應用進行了詳細的闡述。進入21世紀后，這種技術更是為我國的農業資源發展提供了可靠的保障。所以，研究時，應該樹立新的觀念，并加以創造，讓人們充分認識這一技術。所以，在今后的研究中應加強生物工程技術的應用實踐和探索。
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我國基因工程制藥實施產業化始于上世紀80年代末期。隨著我國第一個具有自主知識產權的基因重組藥物a－lb型干擾素，1989年在深圳科技園實施產業化，國內基因藥物產業化大發展的序幕也由此拉開。
截至2003年，我國批準上市的基因工程藥物和疫苗主要有重組人a－lb干擾素、重組人表皮因子（外用）、重組人紅細胞生成素、重組鏈激素、重組人胰島素、重組人生長激素、重組乙肝疫苗等。目前，全球最暢銷的十幾種基因藥物在我國都能生產。
基因藥物成為人類對付疾病的新銳，一般來說基因藥物，都應有自己特有的作用靶點，或是人體組織、或是細胞膜、或是細胞漿中的某蛋白質和酶。通過這些作用點，藥物能發揮最佳療效。而現有的藥物除了作用于治療的目標點之外，還常常作用于其他部位，因此常常會帶來很多的副作用。
基因工程制藥將具有藥物作用效果明確、作用機理清楚或作用專一、毒副作用小等優點。這些藥物會使醫生能像發射激光制導“導彈”那樣使用藥物，而不是盲目對疾病“開火”。
而且，基因工程制藥不僅解決傳統藥物“頭痛醫頭腳痛醫腳”的治標問題，還將從基因的個性化角度配制藥物，使疾病得到徹底根治，并同時帶來制藥產業的革命。
從提高人類生存質量角度看，基因工程制藥目前主要瞄準一些重大的常見疾病，如艾滋病、癌癥、糖尿病、抑郁癥、心臟病、老年性癡呆癥、中風、骨質疏松癥等嚴重危害人類健康并流行范圍較廣的病癥。
尋找新的藥物作用靶點是今后新藥研制開發的關鍵。而人類基因組學研究將為尋找新的藥物作用點開辟廣闊的前景，它最終揭示的人類基因中至少有幾千個基因可作為藥物的作用點。
基因工程制藥產業發展迅速，得益于我國舉世矚目的基因技術研究實力。我國是唯一參與人類基因組研究的發展中國家，在參與人類基因組計劃的美、英、日、中、法、德6個國家中，我國基因組測序能力已經超過法國和德國，名列第四。在6國16個基因組測序中心里，我國位居前十強。2000年完成了1％的人類基因組測序任務，2002年又獨立完成了水稻基因組研究。如今又領銜國際人類肝臟蛋白質組研究，這些都是舉世矚目的成就。尤其近年來，在醫學和生命科學的幾大最前沿的領域，如組織器官工程、生物芯片、干細胞技術、克隆技術等方面也均處于世界先進水平。加上基因重組技術、DNA技術、基因化學技術的進步和發展等，這些都將為我國基因工程藥物產業的發展奠定堅實的科學技術基礎，將給基因工程藥物產業帶來深刻的變化和前所未有的發展機遇。
盡管國內基因工程制藥企業現狀不容樂觀，我國生物技術產業與歐美發達國家相比雖有一定距離，但并非不可逾越，這個市場依然被業內人士十分看好。比如我國干擾素的實際消費量不足1億，但市場潛力相當大，專家們估計能達到4億―5億支。尤其經過近10年的努力，我國已造就了若干個具有國際競爭力，甚至能躋身世界基因工程藥物產業前列的中國本土上的龍頭企業。所以盡管基因工程制藥發展道路艱辛，但前景依然十分誘人。
1基因工程與基因板塊前景分析
1.基因工程技術的發展與前瞻性，2000年6月26日，“人類基因組計劃”成功繪制了人類生命的“天書”，人類的遺傳密碼基本被破譯，標志著生物技術，特別是生命科學技術發展進入到一個新的階段。人類基因組計劃（HGP）與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃一起被稱為二十世紀三大科學工程，它同時將貫穿于整個21世紀，被認為是21世紀最偉大的科學工程。早在20世紀上半葉，遺傳學家就提出了“基因”概念，即基因是決定生物性狀的遺傳物質基礎。特別是1953年沃森和克里克DNA雙螺旋結構模型創立后，進一步從本質上證實基因是決定人類生、老、病、死和一切生命現象的物質基礎。至70年代，DNA重組技術（也稱基因工程或遺傳工程技術）終獲成功并付之應用，分離、克隆基因變為現實，不少遺傳病的致病基因及其他一些疾病的相關基因和病毒致病基因陸陸續續被確定。所有這一切使人們似乎看到了攻克頑癥的曙光，研究基因的熱情空前高漲。
諾貝爾獎獲得者杜伯克進一步提出了基因組研究模式，美國國會于1990年10月1日批準正式啟動HGP，為期15年，政府投資30億美元。人類基因組計劃的目的是要破譯出基因密碼并將其序列化制成研究藍本，從而對診斷病癥和研究治療提供巨大幫助。不久的將來我們不僅可以看到癌癥、艾滋病等絕癥被攻克；人類可以通過基因克隆復制器官和無性繁殖；基因診斷和改動技術可以使人類后代不再受遺傳病的困擾；而且人類將進入藥物個性化時代，人類的生命也將延長。正是由于這些新技術和新領域的不斷出現和日新月異，人類在新世紀的生存和生活方式將發生重大變化。
其一、基因制藥。在過去發現新藥物作用靶點和受體是非常昂貴和漫長的，科學家只是依賴試錯法來實現其藥物研究和開發的目標。人類基因組研究計劃完成后，科學家可以直接根據基因組研究成果確定靶位和受體設計藥物。這將大大縮短藥物研制時間和大大降低藥物研制費用。
其二、基因診斷。人類基因組研究計劃最直接和最容易產生效益的地方就是基因診斷。通過基因診斷可以解決遺傳性疾病的黑洞，基因診斷能夠在遺傳病患者還未發現出任何癥狀之前，甚至還未出生的嬰兒就能確診。
其三、基因治療。基因治療被稱為人類醫療史上的第四次革命，遺傳學表明人類有6500種遺傳性疾病是由單個基因缺陷引起的，而通過基因治療置入相關基因將使人類的許多不治之癥得以克服。
其四、基因克隆。是指把一個生物體中的遺傳信息（DNA）轉入另一個生物體內。利用基因克隆技術不僅可以培育出自然界不可能產生的新物種，而且可以培養帶有人體基因的動植物作為“生物反應器”生產基因工程產品，還可制造用于人體臟器移植的器官，從而解決異體器官的排斥和供移植的人體器官來源不足的問題。現在動植物克隆已成為現代科技進步中最具有沖擊力和爭議性的事件，克隆羊和克隆豬的出現引發人類克隆自身的擔憂，而植物克隆和大量轉基因食物大規模出現引發了人們對于生物物種混亂和污染的擔憂。但不可否認的是，植物克隆可以為人類食品來源開啟廣闊的空間，而動物克隆可以利用動物生產大量人類需要的基因藥物和器官。
其五、基因芯片。由此可見，在21世紀誰能掌握人類自身，誰擁有基因專利越多，誰就在某種基因的商業運用和新藥開發中居于領導地位，基因技術具有巨大商業價值和社會意義。
2中國基因工程產業的發展態勢
1999年7月，我國在國際人類基因組注冊，承擔了其中1％的測序任務。我國人類基因組研究除完成3號染色體3000萬個堿基對即1％的測序任務外，主要著重于疾病相關基因以及重要生物功能基因的結構和功能研究。我國近兩年又在上海和北京相繼成立了國家人類基因組南、北兩個中心，這為大規模進行基因功能研究提供了可靠的保證。
基因技術革命是繼工業革命、信息革命之后對人類社會產生深遠影響的一場革命。它在基因制藥、基因診斷、基因治療等技術方面所取得的革命性成果，將極大地改變人類生命和生活的面貌。同時，基因技術所帶來的商業價值無可估量，從事此類技術研究和開發企業的發展前景無疑十分廣闊。基因工程產業除了眾所周知的高投入、高回報、高技術、高風險外，還具有其它一些十分重要和鮮明的特點。基因工程產品的技術含量非常高，因此，基因工程產品的前期研究和開發投入非常高，國外新藥的研究開發費用基本上占銷售額的15％左右。而基因工程產品的直接生產成本卻非常低，而且對生產的設備要求也不是很高，基因產品的這一特點意味著基因工程領域的進入壁壘并不存在于生產領域，而存在于該產業的上游，即研究開發這一環節，因此只有具備相當資金與技術實力的企業才能問津。基因工程產業不僅在投入上具有非常明顯的階段性，而且基因工程產品的創新期非常長，因為不僅產品的研究開發需要花費大量的時間和精力，而且對產品的審批也相當嚴格，所以一種基因工程產品完成創新階段，從實驗室到消費者手中要經過好幾年時間。
由于基因工程產業的發展前景十分看好，因此一大批國內企業包括許多上市公司近年來紛紛涉足這一行業。自九十年代中期以來，我國已有300多家生物工程研究單位，200多家現代生物醫藥企業，50多家生物工程技術開發公司，上市公司中有30多家企業涉及生物制藥。目前，基因工程藥物、生物疫苗、生物診斷試劑三大類的基因產品均有國內企業參與生產。在這些產品的市場上，國內企業依靠低廉的價格和廣闊的營銷網絡，已在與國外廠商的市場競爭中取得了優勢地位。從行業分布上來看，國內上述幾類基因工程產品的市場格局大致呈現如下的狀況：
細胞因子類產品目前市場已處于飽和狀態。受超額利潤的誘惑，前兩年已有太多的廠家介入該市場，僅EPO一項，光上市公司在生產的就有復星實業（600196）、哈醫藥（600664）、張江高科（600895）、等好幾家，再加上國內非上市公司，目前共有十幾家公司在生產EPO，年生產能力過剩超過了500萬支。而血小板生長因子（TPO），由于國外的知識產權保護而未能為國內廠商所仿制，從而導致該產品被進口品所壟斷。因此，如果不能形成新細胞因子的自主開發能力，對企業來說，該市場的拓展空間將非常有限。
重組類藥物目前還處于實驗室開發階段。目前市場上的水蛭素、降鈣素等產品是通過提取或化學合成，而不是利用基因工程技術的方法獲得的。有許多院校和研究機構已在這方面取得了一定的進展，拿到了目的基因并在實驗室構建了表達載體，但在表達量及分離純化方面還有待突破。可見部分重組類藥物的產業化生產已不再遙遠，國內在這方面與國外的差距還不算大，是一個大有可為的新領域。
生物疫苗市場目前呈現出不平衡的局面。一些疫苗如破傷風疫苗、脊髓灰質炎疫苗，市場上已相當普及，另外一些疫苗如肝炎疫苗，目前的普及還不廣，還有很大的市場空間可以擴展，許多疾病，甚至是常見病，如流感等還沒有找到相應的疫苗。從目前的市場情況來看，國內企業處于相對劣勢，國產疫苗與進口的同類產品相比，雖然價格只有對方的2/3，但質量不穩定，而且操作起來非常不方便，因此在這個市場上，舶來品占據了相當的市場份額。
[關鍵詞]基因工程疫苗 核酸疫苗 免疫
[中圖分類號]Q789-01 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2014）11-0081-01
自Edward Jenne醫生發明天花疫苗開始，已有幾千種疫苗被開發出來，疫苗逐漸成為人類與疾病做斗爭的重要武器之一。傳統疫苗具有生產的成本高、疫苗中含強毒性致病物質、減毒株突變及部分疾病用傳統的疫苗防治收效甚微等缺點。所以，研制更安全、更高效的疫苗十分必要。
DNA重組技術為新一代疫苗――基因工程疫苗的研制提供了全新的方法。基因工程疫苗是指應用DNA重組技術，通過基因組改造，降低病原微生物的致病性，提高免疫原性，進而達到防治傳染病的目的。迄今為止，基因工程疫苗是最先進的疫苗，相比傳統疫苗而言它有巨大的優勢。
一、基因工程疫苗種類
應用基因工程技術開發的已經使用和正在研制的新型疫苗種類主要有基因工程亞單位疫苗、基因工程活載體疫苗、核酸疫苗、合成肽疫苗、轉基因植物可食疫苗等。
（一）基因工程亞單位疫苗
該類疫苗僅包含病原體的抗原，不包含病原體的其他遺傳信息。基因工程亞單位疫苗通過表達病毒的主要保護性抗原蛋白獲得免疫原性，具有安全、便于規模化生產等優點。該類疫苗的制備步驟如下：①了解編碼具有免疫原活性的抗原蛋白對應的基因信息。②從大腸埃希氏菌、酵母、轉基因動植物等表達系統中選擇最適表達載體。如：酵母表達系統已經大規模生產人用重組肝炎疫苗。基因工程亞單位疫苗可細分為：細菌性疾病、病毒性疾病和激素亞單位疫苗。
1.細菌性疾病亞單位疫苗
分離和鑒定致病菌主要免疫原和毒力因子是研究細菌性亞單位疫苗的基礎，目前已研制出與炭疽、大腸桿菌病、牛布魯氏菌病等對應的亞單位疫苗，均能對相應的疾病產生有效的保護作用。史百芬等發現RSVF蛋白亞單位疫苗（PFP-1）注射接種后接種者無呼吸道疾病加劇作用。
2.病毒性疾病亞單位疫苗
大多數病毒基因組已經被克隆和完全測序，因此病毒性亞單位疫苗的研制相對簡單。現在病毒性疾病亞單位疫苗主要有口蹄疫、狂犬病、乙肝疫苗等。中國臺灣省科學家研制的禽流感亞單位疫苗效力遠比滅活疫苗高。祁賢等應用酵母系統表達生產雞傳染性腔上囊病病毒VP2亞單位疫苗，發現其可完全取代傳統滅活疫苗。
3.激素亞單位疫苗
該疫苗是以生長抑制素為免疫原的一類疫苗。杜念興等將大腸埃希氏菌中表達的生長抑制素基因與HbsAg基因融合，通過Vero細胞表達，結果發現表達產物具有良好的免疫原性。杜念興等用SS基因疫苗免疫小鼠，發現口服型SS基因疫苗免疫小鼠后可在小腸表達HBsAg/SS融合蛋白，推測該基因疫苗刺激機體表達蛋白后能產生SS抗體。
（二）基因工程活載體疫苗
此類疫苗生產主要有兩種方法，一是使非致病性微生物表達某種特定病原物的抗原決定簇基因，進而產生免疫原性，另一種是致病性微生物被修飾或去掉毒性基因，但仍保持免疫原性。活載體疫苗結合了活疫苗和死疫苗的共同優點，在免疫力上具有很大的優勢，分復制性和基因突變活載體疫苗。
（三）核酸疫苗
核酸疫苗接種后，抗原合成、增加與病原自然感染十分相似;還具有免疫原性單一;易構建和制備，穩定性好，成本低廉，適于規模化生產等優點。
二、展望
疫苗開發具有安全性、有效性、價廉性、易推廣性等特點。基因工程疫苗具有傳統疫苗無可比擬的優點，是疫苗產品開發的主要方向。研制多聯或多價疫苗是基因工程疫苗的主要發展方向。
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關鍵詞：生物技術；醫藥；食品；應用；展望；安全
中圖分類號：94 文獻標識碼：B 文章編號：1009-9166（2009）02（c）-0069-02
一、醫藥生物技術
醫藥生物技術是生物技術首先取得突破，實現產業化的技術領域。在現代醫藥生物技術中，當前最活躍、應用最廣泛的為基因工程技術和細胞工程技術，人們利用基因改造后的生物體可以制備大量的新的基因工程藥物(所謂基因工程藥物就是先確定對某種疾病有預防和治療作用的蛋白質，然后將控制該蛋白質合成過程的基因取出來，經過一系列基因操作，最后將該基因放入可以大量生產的受體細胞中去，這些受體細胞包括細菌、酵母菌、動物或動物細胞、植物或植物細胞，在受體細胞不斷繁殖過程中，大規模生產具有預防和治療這些疾病的蛋白質，即基因疫苗或藥物)，進而生產各種導向藥物，各種特異性的免疫診斷試劑、核酸檢測試劑、生物芯片等。基因工程藥物已經走進人們的生活，利用基因治愈更多的疾病不再是一個奢望。
1、生物技術藥品的生產。基因工程藥品的生產，包括干擾素、白細胞介素、紅細胞生成素、血小板生成素四個藥品以及基因工程。利用基因工程、酶工程、發酵工程和蛋白質工程對傳統醫藥產業進行技術改造，成為現代生物技術制藥產業的包括維生素c、激素類藥品和抗生素的生產以及氨基酸生產等。利用現代生物技術的提取、分離、純化等下游技術使生化制劑升級換代。其中，乙肝疫苗形成了基因工程產品體系。它是基因工程藥物對人類的貢獻典例之一，以下將以此為例說明基因工程藥物的應用：像其他蛋白質一樣，乙肝表面抗原（HBSAg）的產生也受DNA調控。利用基因剪切技術，用一種“基因剪刀”將調控HBSAg的那段DNA剪裁下來，裝到一個表達載體中，再把這種表達載體轉移到受體細胞內，如大腸桿菌或酵母菌等；最后再通過這些大腸桿菌或酵母菌的快速繁殖，生產出大量我們所需要的HBSAg（乙肝疫苗）。過去，乙肝疫苗的來源，主要是從HBV攜帶者的血液中分離出來的HBSAg，這種血液是不安全的，可能混有其他病原體[其他型的肝炎病毒，特別是艾滋病病毒（HIV）的污染。此外，血液來源也是極有限的，使乙肝疫苗的供應猶如杯水車薪，遠不能滿足全國的需要。基因工程疫苗解決了這一難題。而且基因工程乙肝疫苗（酵母重組）與血源乙肝疫苗可互換使用。據臨床報道，基因工程乙肝疫苗（酵母重組）能夠成功地加強由血源乙肝疫苗激發的免疫反應，對一個曾經接受過血源乙肝疫苗的人，完全可以換用基因工程乙肝疫苗（酵母重組）來加強免疫。臨床研究表明，人體對基因工程乙肝疫苗（酵母重組）有很好的耐受性，無嚴重副反應出現，表明基因工程乙肝疫苗（酵母重組）是非常安全的，在我國基因工程乙肝疫苗已使用1500萬人份以上，如此大規模接種，尚未出現嚴重副反應報道。正是基于1996年我國已有能力生產大量的基因工程乙肝疫苗，我國才有信心遏制這一威脅人類健康最嚴重、流行最廣泛的病種。大量臨床資料表明：它是一種安全有效的制品，它的抗體陽轉率在95%以上，母嬰阻斷率在85%以上，它能降低乙肝感染率、攜帶率，成為控制乙肝的一種重要手段。基因工程乙肝疫苗（酵母重組）因是一個新產品，有關免疫持久性試驗仍在進行之中，從所觀察5年資料看，可以保護5年，是否能保護更長時間仍需實驗證實。科學研究表明：基因工程乙肝疫苗（酵母重組）可刺激人體產生免疫記憶反應，因此，長期受益是可能的。2、醫藥生物技術的帶動作用。隨著現代生物技術的應用，必然引起一些產業的發展。例如，隨著醫療診斷水平的提高，酶診斷試劑和免疫診斷試劑的生產必然達到更高水平；海洋藥物和中藥的開發應用技術也會有所改進；保健品的生產也已顯出強勁的勢頭。3、展望。人類基因組測序工作的完成，人們期待已久的人類基因密碼的破譯，會使我們對人的健康與疾病起因有更深入的認識，隨之而來的將是更多的新防治藥物的產生和新療法的問世，為基因工程制藥產業帶來新的發展契機。然而，第一張人類基因組測序工作草圖尚未弄清所有人類基因的功能，一旦人的基因產物（即活性蛋白質）被表達出來，將會有幾千種具有特殊療效的現代藥物誕生。我們樂觀地期待著這場新藥革命的來臨。
二、食品生物技術
食品生物技術就是通過生物技術手段，用生物程序、生產細胞或其代謝物質來制造食品，改進傳統生產過程，以提高人類生活質的科學技術。生物技術在食品工業中的應用首先是在基因工程領域，即以DNA重組技術或克隆技術為手段，實現動物、植物、微生物等的基因轉移或DNA重組，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程改良食品加工的原料、改良微生物的菌種性能、生產酶制劑、生產保健食品的有效成分等。其次是在細胞工程的應用，即以細胞生物學的方法，按照人們預定的設計，有計劃地改造遺傳物質和細胞培養技術，包括細胞融合技術及動、植物大量控制性培養技術，以生產各種保健食品的有效成分、新型食品和食品添加劑。再次是在酶工程的應用。酶是活細胞產生的具有高度催化活性和高度專一性的生物催化劑，可應用于食品生產過程中物質的轉化。繼淀粉水解酶的品種配套和應用開拓取得顯著成效以來，纖維素酶在果汁生產、果蔬生產、速溶茶生產、醬油釀造、制酒等食品工業中應用廣泛。最后是在發酵工程的應用，即采用現酵設備，使經優選的細胞或經現代技術改造的菌株進行放大培養和控制性發酵，獲得工業化生產預定的食品或食品的功能成分。還有一些功能性食品如高鈣奶、蜂產品、螺旋藻、魚油、多糖、大豆異黃酮、輔酶Q10等。
作為一項極富潛力和發展空間的新興技術，生物技術在食品工業中的發展將會呈現出以下趨勢：
1、大力開發食品添加劑新品種。目前，國際上對食品添加劑品質要求是：使食品更加天然、新鮮；追求食品的低脂肪、低膽固醇、低熱量；增強食品貯藏過程中品質的穩定性；不用或少用化學合成的添加劑。因此，今后要從兩個方面加大開發的力度，一是用生物法代替化學合成的食品添加劑，迫切需要開發的有保鮮劑、香精香料、防腐劑、天然色素等；二是要大力開發功能性食品添加劑，如具有免疫調節、延緩衰老、抗疲勞、耐缺氧、抗輻射、調節血脂、調整腸胃功能性組分。2、發展微生物保健食品微生物食品有著悠久的歷史，醬油、食醋、飲料酒、蘑菇都等屬于這個領域，它們與雙歧桿菌飲料、酵母片劑、乳制品等微生物醫療保健品一樣，有著巨大的發展潛力。微生物生產食品有著獨有的特點，繁殖過程快，在一定的設備條件下可以大規模生產；要求的營養物質簡單；食用菌的投入與產出比高出其它經濟作物；易于實現產業化；可采用固體培養，也可實行液體培養，還可混菌培養；得到的菌體既可研制成產品，還可提取有效成分，用途極其廣泛。3、轉基因生物技術為農業、醫學及食品等行業的騰飛注入了新的動力，直接加快了農業新品種的培育改良、各種疾病的防治、食品營養改善和生態環境管理。轉基因技術的開發可以加速農業、林業和漁業的發展，提高農作物產量，進而通過未來基因食品解決發展中國家人民的饑餓以及營養不良等問題。現時最普遍的轉基因食品是大豆及玉米，占總數量的八成。加上棉花、油菜加在一起達到99%，還有番茄，如抗黃瓜花葉病毒的番茄和一種晚熟的番茄；還有也是抗黃瓜花葉病毒矮牽牛的甜椒；另外，也有一些獸用的飼料添加劑和微生物的農用產品。其中食用油是其中比較大的一塊。食用油業內人士指出，目前食用油中約有80%~90%為轉基因食品，這是由于目前市場上占主導地位的調和油、大豆色拉油，大部分是采用含轉基因的原材料制成的。消費者要在超市里買到一瓶非轉基因大豆油并不容易。因為目前的大豆色拉油、調和油其主要原料都是進口轉基因大豆。由于目前市場上還沒有轉基因的有花生、橄欖及葵花子，因此所有花生油、橄欖油及葵花子油都屬于非轉基因食品。一些產品，也可能與轉基因有關，如餅干、即溶飲品及沖調食品，飲料和奶制品，啤酒，嬰兒食品及奶粉，膨化食品與零食，糖果、果凍和巧克力、雪糕等。
食品生物技術如同一把雙刃劍，有利也有弊。轉基因食品是不是有利，取決于轉什么基因，或者基因轉到什么食品里。因此，政府應該采取積極措施，隨時公開基因食品的研究成果，以足以博取信任的方式與公眾進行溝通。總之，生物技術已深入到食品工業的各個環節，對食品工業的發展發揮越來越重要的作用。隨著它的不斷發展，必將給人們帶來更豐富，更有利于健康，更富有營養的食品，并帶動食品工業發生革命性變化。展望21世紀基因食品的發展，未來生物技術不僅有助于實現食品的多樣化，而且有助于生產特定的營養保健食品，進而治病健身。
作者單位：中國藥科大學
作者簡介：童欣（1987年-），女，漢族，廣東樂昌人，中國藥科大學生科院2005級生物技術本科生
參考文獻：
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隨著農業革命、手工業革命、工業革命、商品國際化革命、信息產業化革命的推進，許多科學家們預言21世紀必將產生一次生物技術革命，而這一革命的主戰場就是農業。現代生物技術可有效提高農作物產量、改善農作物的營養品質。因此，現代生物技術必然會成為未來農業發展的重要趨勢。
1現代生物技術在農業領域的應用
1.1基因工程在農業領域的應用
基因工程即利用分子生物學和微生物學技術，設計好不同來源的基因順序，在體外成功構建雜交DNA分子后導入受體細胞，使受體細胞表現出人們需要的表現型，產生出人們需要的物質。在農業領域應用基因工程技術，獲得的農作物優質、高產、抗性強，還可獲得畜、禽新品種及具有特殊作用的動、植物。例如，經過7年的努力攻關，2011年勝利突破了大面積示范（即6.67hm2示范）平均產量為13500kg/hm2的超級雜交稻第3期目標，達到了13899kg/hm2[1]；運用轉基因技術將相應的基因導入油菜中有望培育出轉基因抗病油菜新品種[2]；運用基因工程技術可將抗除草劑基因導入農作物中，使農作物能夠不受除草劑的影響，目前已生產出多種抗除草劑作物品種，應用廣泛[3]。
1.2細胞工程在農業領域的應用
細胞工程是指在體外培養細胞，以改變細胞某些生物學特性為目的將不同作物或動物進行細胞雜交，使植物或動物個體繁殖速度加快，以獲得優良品種或新品種及某些具有特殊作用的物質的一門技術[4]。細胞工程技術在植物快速繁殖、植物新品種選育等方面發揮著重要作用。目前植物體細胞雜交應用較多，如可以將馬鈴薯細胞和番茄細胞進行雜交，可獲得上結番茄下結馬鈴薯的“番茄馬鈴薯”；將豆科植物與向日葵進行細胞雜交，可培育出具有高營養價值的“向日豆”[5]。
1.3發酵工程在農業領域的應用
發酵工程即利用微生物具有的特殊作用生產出對人類生產有用的產品，或直接將微生物應用到工業生產過程的一門新的技術。發酵工程主要可應用在農業領域的2個方面，一是生產傳統的發酵產品，如果酒、茯磚茶、食醋等；二是生產一些食品添加劑。如茯磚茶的制作過程中就運用到了發酵工程技術，通過調控渥堆時間、使用接種劑、發酵劑等方法可以改進茯磚茶的加工工藝，進而可生產出“金花”飽滿、品質優良的茯磚茶。
1.4酶工程在農業領域的應用
酶工程，簡單來說就是利用酶的生物催化功能，借助工程手段將相應的原料轉化成有用物質。酶工程可應用在農業領域中的制酒、制醬等方面。例如，隨著我國糧食的不斷增產，一些地區出現了粗糧過剩的問題，需要解決粗糧的淀粉利用。解決辦法之一是生產葡萄糖，但由于葡萄糖甜度不大，難以在市場上應用。最有效的辦法還是運用酶工程技術的手段，將葡萄糖轉變為甜度大的果糖，果糖不僅比葡萄糖甜度大，其比蔗糖的甜度還高50%以上。
2微生物肥料在農業領域的應用
2.1微生物肥料的特點
微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料，在農業生產中應用該種肥料可獲得特定的肥料效應[6]。生物肥料的定義分為2個方面，從狹義上講，生物肥料就是指微生物肥料，是由具有特殊作用的大量有益微生物發酵產生的，活性高。施入該種肥料能夠產生活性物質，能夠增加作物的固氮作用，改善土壤的理化性質，使作物的生長環境變得更好，使作物生長更優、產量更高。從廣義上講，生物肥料泛指各種具有特定肥效的生物制劑，包括特定的活的生物體、生物體的代謝物或基質的轉化物等，此種生物體不限定，既可以是微生物，也可以是動、植物組織和細胞[7-8]。
2.2生物肥料的應用優勢
微生物肥料具有其他化肥和農藥沒有的優勢，可有效改善土壤的理化性質，提高土壤肥力。目前微生物肥料已應用在綠色有機食品生產、農業生態環境保護以及高產、優質、高效農業的持續發展中，并發揮著極其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身無毒害作用，對環境幾乎無污染；同時，施用量一般不大，在其生產過程中所消耗的能量也很少，因而可節約農民的施肥成本。此外，微生物肥料還可改善土壤的理化性質，減少土壤營養流失和富營養化的產生，實現土壤的可持續化利用。
關鍵詞 重組蛋白；分離；純化
中圖分類號 Q513 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）04-0250-02
Abstract With the rapid development of genetic engineering technology，the expression of recombinant protein is more and more mature，but the relatively backward technique of separation and purification of recombinant protein limits its application.This review focused on introducing the technique of separation and purification of recombinant proteins and its characteristics and application scope.
Key words recombinant protein；separation；purification
近年來，基因工程技術的突飛猛進，使得醫學基礎學科發生了根本性的變化，也快速促進了生物醫藥行業的發展。目前，有不少通過基因工程技術開發的生物醫藥已經處于研發后期，更有些藥物的研發已經進入應用階段。盡管很多不同種類的蛋白通過基因工程技術在體外成功表達，然而在基因工程下游工作中的蛋白純化技術還不夠成熟，據有人統計，基因工程產品的分離純化成本約占到其全部成本的60%～80%[1]。因此，基因工程技術的下游工程中的基因重組蛋白的分離純化技術將成為目前醫藥開發的瓶頸，也是未來最具有潛力的突破方向，更是生物醫藥商業化必須攻克的難題。
1 蛋白分離純化的原理
目前，對于基因工程技術生產的重組蛋白的純化方法有很多，按照大類可分為沉淀技術、層析技術、雙液相萃取技術等。不管是哪一種方法，其分離純化的原理都是利用其物理和化學性質的差異，物理性質包括分子的大小、形狀、溶解度，化學性質包括等電點、疏水性以及與其他分子的親和性等性質。根據目標蛋白的物理或化學性質的不同，可以有針對性地采取不同的分離純化方法（表1）。
2 沉淀技術
沉淀技術是比較傳統的蛋白分離純化方法，具有成本低、操作簡單、回收率高、設備要求低的優點。然而該方法對蛋白的選擇性不高，適用于蛋白的初步純化和濃縮。該技術主要可以分為鹽沉淀法、有機沉淀法、等電點沉淀法。
2.1 鹽沉淀法
鹽沉淀法是最常用的蛋白沉淀方法，其原理是利用鹽離子的水化作用使蛋白表面的水化層破壞，疏水區暴露，蛋白由于疏水作用面發生沉淀。不同的蛋白在不同鹽濃度下析出，因而可以通過緩慢改變鹽的濃度使不同的蛋白分級沉淀，達到分離純化目的。在鹽沉淀方法中，最常用于沉淀的鹽是硫酸銨，其優點有價格便宜、溶解度大、溫度影響小、對蛋白的活性影響小。
2.2 有機沉淀法
有機沉淀法是利用有機溶劑降低水活度，破壞蛋白表面水化膜，引起蛋白的沉淀。該方法的優點是有機溶劑易分離，能使蛋白快速脫鹽與濃縮，但是容易升溫造成蛋白變性，因此需要在低溫下操作[2]。常用于沉淀蛋白的有機溶劑有丙酮、乙醇和甲醇等，其中乙醇本身無毒且易揮發，因此適用于藥物蛋白的純化。
2.3 熱沉淀方法
熱沉淀方法是利用不同蛋白的熱穩定性不同，從而通過加熱的方式除去熱穩定性差的蛋白，最后剩下熱穩定性高的蛋白，達到分離純化目的。該方法的優點是操作簡單、成本低；其缺點在于有較大的局限性，僅適用于純化耐熱蛋白。因此，使用該方法前，必須充分了解并確定目的蛋白的熱穩定性。徐春曉等[3]利用熱沉淀法純化了可溶性腫瘤壞死因子受體Ⅱ，楊偉偉等[4]利用熱沉淀法純化了乙醛脫氫酶。
2.4 等電點沉淀法
等電點沉淀法是利用蛋白質在等電點時溶解度最低而各種蛋白質又具有不同等電點的特點進行分離的方法。在大多檔氖焙潁并不能知曉雜蛋白的等電點，而且蛋白質在等電點時還存在一定的溶解度，使目的蛋白沉淀不完全。因此，等電點沉淀法不適合單獨使用，更適合作為輔助方法，結合其他純化方法來實現蛋白的沉淀分離。例如，將等電點沉淀法與鹽沉淀法相結合，便可取得較好的分離效果。
3 層析技術
3.1 分子篩凝膠層析
分子篩凝膠層析利用蛋白分子大小和形狀的不同進行分離。以惰性細顆粒基質作為層析柱填料，由于液體的擠壓，大分子物質因無法進入細顆粒的微孔中而隨著液體從細顆粒間的縫隙流出，而小分子因進入細顆粒基質內微孔運動速度慢，保留時間長，比大分子物質流出緩慢而分離。此種層析方法條件溫和，填料分辨率高，操作簡便，但是上樣量較小，處理周期長，應用范圍受限[5]。
3.2 離子交換層析
離子交換層析利用蛋白分子在特定緩沖液環境下所帶電荷不同而與離子交換劑之間的相互作用不同，介質表面的可交換離子與帶相同電荷的蛋白分子發生交換[5-6]。該色譜柱填料的配基為離子交換劑，與蛋白組分通過靜電相互作用進行結合。在洗脫過程中緩沖液離子強度的改變將使結合力由弱到強的蛋白組分依次洗脫下來，達到分離純化的效果。在進行色譜柱選擇時要報據目的蛋白的PI值以及pH耐受能力選擇合適的離子交換柱。
3.3 疏水層析
疏水層析是利用蛋白分子的疏水性不同的性質開發的純化方法。疏水層析的填料由化學性質穩定、機械強度好的載體（如瓊脂糖、硅膠等）和疏水配基（如C6、C8等）組成。蛋白質表面存在著一些疏水區域，借助于疏水區域和疏水配基間的疏水相互作用力，蛋白質被吸附在色譜填料的表面，這種相互作用力包括疏水相互作用力、范德華力和靜電相互作用力。因為在高鹽濃度下疏水相互作用力為主導，隨著鹽濃度的降低，疏水相互作用力亦變小，所以具有“高鹽吸附、低鹽洗脫”的特點[5]。因此，利用不同蛋白質間的疏水性差異，通過改變洗脫時的鹽濃度就可以對蛋白質進行有效地分離純化。
3.4 反相層析
反相層析與疏水層析一樣，都是利用蛋白分子的疏水性差異來實現分離純化的技術。但是二者有區別，疏水層析的固定相是弱疏水配基，而反相層析的固定相含有高度非極性基團，且配基的密度要高很多，在疏水層析中用鹽濃度調節蛋白與固定相之間的相互作用，而反相層析通過有機溶劑調節，通過增加有機溶劑的濃度來實現蛋白的洗脫[2]。
3.5 親和層析
3.5.1 生物特異親和層析。生物特異親和層析以生物分子作為配體，可分為免疫親和層析、凝集素親和層析和核酸親和層析等，另外還有以酶、粘附蛋白、受體蛋白或底物為配體的親和層析。
3.5.2 人工配體親和層析。人工配體親和層析也稱為通用配體親和層析，是指利用一類人工配體對不同的蛋白質有親和性的特點，通過親和層析來純化這些蛋白質的方法。主要包括金屬螯合親和層析和染料配體親和層析等。
3.5.3 金屬螯合親和層析。金屬螯合親和層析也稱固相化金屬離子親和層析，是利用固定金屬離子螯合劑（如IDA和NTA）螯合二價金屬離子（如Ni2+、Zn2+、Cu2+和Co2+等），再與蛋白質表面暴露的一些氨基酸殘基（組氨酸、色氨酸、賴氨酸等）相互作用而進行的親和純化。金屬螯合親和層析具有配體簡單、通用性強、分離條件溫和、吸附量大等優點。Ueda等[7]應用Ni離子親和層析，并結合分子篩層析，分離得到大腸桿菌表達的人催乳素，其純度達到99.5%。
4 雙水相萃取技術
雙水相萃取技術是指把2種聚合物或1種聚合物與1種鹽的水溶液混合在一起，由于聚合物與聚合物之間或聚合物與鹽之間的不相溶性形成兩相，而不同蛋白質在這兩相中的溶解性不同，因而最終平衡時蛋白會按照一定比例分配在這兩相之中，當這個分配比例相差較大時，即目的蛋白大部分都溶解在某一液相中便可達到分離的目的。Kula等[8]最早將雙水相萃取分離技術應用于生物產品分離，由于其條件溫和、容易放大、可連續操作等特點，目前已成功應用于蛋白質分離和純化。龐博峰[9]在18%乙醇/22%K2HPO4雙水相體系中，pH=9.0條件下，使重組人胰島素分布在上相，回收率在98%以上。
5 純化技術組合法
目前，基因工程上游技術已經發展較為成熟，重組表達蛋白的來源也多種多樣，按照表達體系可分為大腸桿菌中的原核表達體系、酵母真核表達體系；昆蟲細胞真核表達體系及哺乳動物細胞真核表達體系，按照表達形式又可分為細胞外的分泌表達、細胞內可溶性表達、細胞內不溶性表達。由于不同類蛋白質的性質差異大、蛋白質本身的復雜性以及重組蛋白來源的多樣性，至今也沒有研發出一套適合所有重組蛋白分離純化的技術。一般蛋白的純化分離采取3步走的策略：第一階段是捕獲目標蛋白質，對目標蛋白進行分離、濃縮和穩定化處理，使樣品體積減小，方便操作；第二階段為中間提純階段，在該階段應除去大量雜質，如宿主蛋白、內毒素等；第三階段為最終提純階段，目的是獲得高純度的目標蛋白。
在實際工作中，需要根據具體情況設計純化策略。對于所有蛋白的純化分離過程中都需把握的原則是保證蛋白活性、回收率高、步驟盡量少、純度高。一般來說對于蛋白的純化都是采用不同分離純化技術的組合使得蛋白最后的活性、純度、回收率都較高。王曉軍等[10]依次利用硫酸銨沉淀、DEAE-52離子交換柱和Sephadex G-100過濾柱3次純化，重組蛋白的純度達到98%，回收率為80.5%；陳愛春[11]通過Q-Sepharose陰離子交換層析、Profinity eXact親和層析及Superdex75凝膠過濾層析的三步純化策略，從家蠶幼蟲血淋巴中純化獲得了較高純度的無標簽重組EGFP蛋白，純化倍數為860.5，蛋白回收率為26.7%；張虎成等[12]依次利用鎳柱親和層析、SephadexG-25凝膠過濾層析和DEAE-FF離子交換層析分離純化鏈球菌細胞壁蛋白。
6 展望
總的來說，目前對于基因工程表達的重組蛋白，還沒有一套通用的純化程序，只有針對某一種或一類蛋白結合不同的純化方法得到較純、活性較高的產品。隨著科技的進步，基因工程產品的分離純化必定會變得越來越簡單，成本也會越來越低，效率更高，操作更容易。
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【關鍵詞】生物技術;食品工業;應用
生物技術能夠實現產業、社會、經濟和生態效益的統一。食品工業正向著全面深入運用生物工程技術結合設備化、智能化以及低耗高效系統工程的方向發展。生物技術包括傳統生物技術和現代生物技術。生物技術生物工程在21世紀發揮了越來越重要的作用，在生物技術快速發展的過程中，生物技術在食品中的應用得到了人們的廣泛關注。但同時，生物技術在應用過程中產生的一些安全性問題也需要引起重視。
一生物技術在食品工業中的應用
在食品加工行業，動物和植物是基本的原料。我們知道，如果原料的品質較好，那么它在貯運加工中的性能就較好，且產品質量能夠得到保障。生物技術在動植物原料和材料品質的一個重要應用是機械能改良，其本質是通過DNA重組技術，采用DNA分子克隆對蛋白質分子進行定位突變的所謂蛋白質工程。經過該工程處理之后，食品的營養價值更高，食品的加工性能更好，其科學價值極大，且應用前景是非常廣闊的。第一，生物技術在動物原料和材料品種改良中的應用。近年來，生物技術在動物原料和材料品種改良的應用發展很快，這種改良對于食品工業發展的推動作用較大。在基因工程中，生產得到的動物生長激素能夠使動物的發育和生長速度加快，從而縮短動物的生長周期，改變動物的營養品質。一個典型的案例就是把豬生長激素注入豬的體內，降低豬的脂肪含量，這樣就有利于對肉食品質進行優化和改善。又如，在牛乳的加工中，牛奶容易發生沉淀。如果使用基因操作，增加K—酪蛋白編碼基因的拷貝和置換，那么就可以使牛奶的磷酸化程度增加，這樣就可以使牛奶熱穩定性更強，還能防止煉乳凝結現象的產生。第二，生物技術在植物性食品中原料和材料品種改良中的應用。利用基因工程的培育功能，可以使植物的性能更好，比如抗高溫、抗病毒、防蟲害等。培育少脂肪的油料作物，多蛋白、富含某些營養素等優質主食（大米、小麥等）作物，提高作物的營養成分。當今，很多國家在這方面進行了深入研究。比如，對馬鈴薯進行基因改造，可使固形物的含量增加；大豆在基因改造之后，可以提高不飽和脂肪酸的比例，從而提升食用油的品質。為了使谷物蛋白質中氨基酸含量更高，生物工程學家可以使用基因工程，提高谷物蛋白的營養價值。這樣一來，就可以降低我國農業生產的負擔。目前我國已有越來越多的農民不再務農，大量的農田被荒廢，其中很大一部分原因是因為農作物生產的效益太低。如果能夠對農作物進行基因改造，使單位面積的農作物產量提高，也許能夠使該問題得到緩解。第三，生物技術在保健食品中的應用。目前，隨著人們對保健食品需求的增加，人參、西洋參、長春花、紫草等植物的細胞培養發展潛力增加。所謂植物細胞培養技術，其本質是一種無菌培養技術。該技術把植物組織、感官或細胞在特質的培養基進行培養，最終得到所需要的生物產品。細胞工程大量控制性的培養技術在免疫球蛋白以及生長激素的生產中應用廣泛。在具體的生產過程中，通常是基因工程技術重組分子，對動物細胞進行培養，實現批量生產。
二生物技術在食品工業中的應用前景分析
1.充分利用生物資源，研發新型生物技術產品
在我國輕工業食品的產業發展規劃中，未來發展的總目標是要充分利用生物資源研發新型生物技術產品。通過把現代生物技術跟食品技術結合起來，對新型生物技術產品進行研發。其中，重點研究領域包括這幾個方面：新酶品種開發及其應用、遺傳育種、生物法替代化學合成，生產安全性能更好的食品添加劑；使用生物技術深度加工原料，在這個過程中，需要保障對環境產生的污染最低化。另外，在食品加工產業發展的過程中，我們發現生物技術產物的分離提取水平不高，這也是其中一個瓶頸，因此，我國應當重視這方面技術的研發。另外，在監控生產方面，可研發功能更加完善的生物傳感器。
2.生物技術推動經濟、生活及應用科學的發展
在對生物技術逐步深入研究的過程中，生物技術對經濟和生活中的改變是我們能夠感知到的。世界上有很多國家把食品工業中的生物技術作為重點發展對象。在食品資源改造以及生產工藝改良方面，生物技術提供了極大的方便。另外，生物技術在加工產品包裝，以及儲存和運送、食品檢測等領域的應用前景非常廣闊。生產基因工程食品從預言變為了現實。在生物技術發展的過程中，為基因重組技術的發展與進步帶來了巨大的推動作用。另外，生物技術在全球社會發展重大問題上能夠起到積極的作用。比如，糧食短缺問題和生態環境惡化問題在生物技術的幫助下，這些問題正在逐步得到緩解。
3.發展生物技術被國家列入國策是大勢所趨
最近幾十年來，國外一些發達國家，比如美國、日本等國家的生物技術對經濟發展的促進作用是有目共睹的。我國把生物技術作為高新技術中的第一位，對生物技術給予了高度重視。在生物基因工程技術的幫助下，食品更加豐富、更加健康營養，品種更加多。我相信，在不久的將來，生物技術將給食品工業帶來巨大的改變。綜上，隨著生物基因工程的發展，農業將會發生巨大的變化，農業生產能夠得到產量更高的糧食作物。在未來，生物技術將增加食品的種類，提高食品的營養價值；在安全性方面，生物技術可以提供對人們更加健康安全的食品；在環境友好方面，生物技術有利于食品工業的長久發展。生物技術在食品工業中的應用范圍非常廣泛，本文介紹的內容只是冰山一角。*作者單位：張易葳，湖北省宜昌市葛洲壩中學。
參考文獻
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a-干擾素，我們每個人的體內都存在。而把 a-干擾素用于治療，經歷了一個逐步大眾化的過程。最早的 a-干擾素是通過體外培養的人白細胞取得的，稱為白細胞人 a-干擾素，這種干擾素價格昂貴，產量很小，只有少數人有條件使用，隨著基因工程技術的發展，加上近年來多種血源性 傳染病的流行，目前已基本上不再生產白細胞干擾素，取而代之的是基因工程干擾素。
用基因工程技術生產a-干擾素，具有成本低、產量大、血源性污染少等特點。重組人a-干擾素是目前我國臨床應用最多的基因工程藥物，已廣泛應用于病毒性疾病，如慢性乙型肝炎、丙型肝炎、尖銳濕疣、單純皰疹、病毒性感冒、病毒性角膜炎等的治療，還被用于對腫瘤，如慢性粒細胞性白血病、多發性骨髓瘤、淋巴瘤、腎細胞癌、惡性黑色素細胞瘤、卵巢癌等的輔助治療。此外，也被廣泛用于預防呼吸道病毒感染性疾病，如"非典"。
長期以來，基因工程干擾素的生產都是利用大腸桿菌來實現的。大腸桿菌產生人a-干擾素的過程與人白細胞產生干擾素的過程差別較大，因此產生的干擾素不僅在分子結構上有所不同，而且在生產方式上也有所不同。人白細胞能把產生的干擾素直接排到細胞外（這個過程叫做"分泌"），而大腸桿菌卻不能，它產生的干擾素沉積在菌體內，且處于一種無活性的狀態，要將干擾素純化出來并恢復活性，得通過好幾道工序（如本文圖中所示），這都增加了工藝上的繁瑣和質量控制上的難度，也提高了成本，對于需要大劑量、長療程的治療才會有較好療效的肝炎患者或腫瘤患者而言，使用這種a-干擾素仍然存在較大的經濟負擔問題。
我們課題組從1987年起在國家攻關項目和"863"項目的資助下，開始了用釀酒酵母生產基因工程 a-干擾素的嘗試。經過多年的工作，終于構建出了能夠高效、穩定表達人α2a干擾素和α2b干擾素的酵母工程菌，它們分泌表達人a-干擾素的量達到了國際領先水平。
與大腸桿菌不一樣，酵母與人都屬于真核生物。它生產人干擾素的過程與人白細胞產生天然干擾素的過程極為相似，它們都能夠直接通過分泌途徑產生具有天然結構與正常活性的人干擾素。酵母人a-干擾素的純化步驟就大大簡化，生產成本明顯下降，而且質量控制也更容易。目前這項國家863項目和 "863"項目形成的科研成果，已由上海萬興生物制藥有限公司開發并按國家 GMP標準生產出產品--萬復因、萬復洛，使我國成為世界上惟一首先有酵母分泌型干擾素上市的國家。
兩年來的臨床實踐表明，酵母分泌型a-干擾素的療效和質量均不低于國內外干擾素名優產品，而售價卻明顯低于同類產品。這在很大程度上緩解了廣大需要大劑量、長療程干擾素治療的患者的經濟壓力，給患者帶來了新的希望。
[關鍵詞]生物技術；水污染；治理；應用
中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0210-01
生物技術也稱作生物增強技術、投菌法，主要是指立足于現代生命科學的基礎上，結合其他類型的科學原理，通過現代化的科技來對生物體或加工生物原料進行改造，從而滿足社會群體的實際需求或者達到某種應用目的。從整體情況來看，生物技術主要包括發酵技術和現代生物技術，屬于一門現代化的學科，具有一定的復雜性和綜合性，逐漸得到社會各界的廣泛關注。加強生物技術在水污染治理中的實際應用進行探索和研究，有助于促進社會的水資源的合理應用。
1 生物技術的作用機理分析
生物技術的作用機理的最直接作用就是促進微生物底物的直接利用分解，具有良好的應用效果。生物技術的共代謝作用也是作用機理的一個重要方面，針對某些不能夠被微生物直接降解的有害物質，在底物存在的條件下，微生物能夠促進有害物質的結構產生改變，從而實現對目標物的降解，促進應用目的的達成。就作用機理中基因水平轉移作用來看，具有較好的應用價值，通過生物強化技術的有效應用，實現對具備特定特征代謝基因的微生物進行引入，立足于基因的基礎上，促進了自然基因的交換以及代謝途徑的構建，從而有效的提高了生物強化技術的實際使用價值，降解有機污染物的實際效果較為明顯，因而在水污染治理中具有良好的應用價值。
2 生物強化菌劑的來源分析
從宏觀層面來看，生物強化菌劑是生物強化技術實際應用的前提和基礎，為生物強化技術的應用及發展起到了一定的推動作用。相關研究資料現實，生物強化菌劑的形成具有一定的特殊性，一方面可以通過特定環境進行分離篩選，在此基礎上進行馴化培養方可獲得，另一方面，可以使由經過基因工程構建的菌株經過一定條件作用后進行妥善的保存，在有需要的時候提取出來，結合應用目的及使用需求進行適當的組合，并加入標準化的處理系統，從而配制出標準化的液體會粉劑生物增強制品。
2.1 自然環境篩選方面，獲得特定功能微生物的重要方式是從自然環境獲取或者污染場地直接分離，這兩種方式都具有較好的應用效果，能夠獲取高效的菌種，且實際操作具有便捷性和高效性，從自然環境篩選高效菌種的具體操作步驟見圖1。
2.2 構建基因工程菌方面，可以結合實際情況進行統籌分析，進而才去生物工程技術實現對主導型基因的導入，促進菌體的實際適應性和處理能力的提升。具體來講，主要是將微生物細胞中參與富集和降解過程的主導型基因導入到適應能力較強且繁殖能力較強的受體菌株內部，進而提高菌體對金屬以及實際降解存在難度的污染物的處理效果，從而實現生物工程技術的實際應用價值的有效發揮。基因工程菌的詳細構建過程見圖2。相關研究資料現實，實際應用中的大部分基因工程菌是通過基因轉移或者原生質體融合來獲得。
2.2.1就質粒介導的基因轉移來看，質粒屬于較小的DNA分子，能夠自主進行復制，在特定條件下，質粒能夠賦予宿主細胞在化學毒物環境中的實際生存能力。相關學者通過對質粒的實際特性進行分析和研究，促進基因工程技術的完善，從而推動了質粒介導的基因轉移的形成，在基因工程上具有較好的應用價值。
2.2.2 就原生質體融合來看，其在實際應用過程中，主要是通過人為的方式，來實現遺傳性狀存在差異的兩個細胞原生質體的有機融合，促進間距雙親遺傳性狀的穩定重組子的有機融合。該項技術的形成和發展，促進了遠緣菌株的基因重組的高效性和可靠性，推動了遺傳物質之間的完整性傳遞，具有良好的應用價值。就實際情況來看，當前社會對于原生質體融合在廢水處理中的實際應用僅僅是停留在實驗室水平內。
2.3 商業菌劑的購買方面，商業菌劑的組成內容復雜，包括自養、異樣和兼性菌等，具有一定的混合性。在實際應用過程中，商業菌劑能夠實時對污染進行處理，具有良好的安全性和便捷性。與此同時，商業菌劑的有效應用，能夠最大程度上縮短微生物的培養基馴化時間，切實提高系統的啟動效率，并提高系統中有效微生物的實際濃度，具有較好的應用效果。相關研究人員在對商業菌劑進行使用的過程中，應當對實際所需的生長環境溫度進行控制，通過適宜的溫度環境來促進新陳代謝，從而有效的降解污染物。與此同時應當考慮商業菌劑的抗高濃度污染物的能力和抗重金屬的能力，從而對商業菌劑進行合理有效的利用。
3 生物強化技術在水污染治理中的實際應用
3.1 應用現狀
生物強化技術可起到高效去除目標污染物，改善污泥性能，加速系統啟動，提高系統抗負荷沖擊能力和穩定性，并與其他生物修復技術相結合，提高了運轉效率等作用。目前已經被廣泛應用于：（1）治理高濃度有機廢水；（2）有毒、有害難降解污染物的治理；（3）脫氮除磷；（4）改善系統污泥特性，降低污泥產量；（5）強化廢水中油脂的液化和降解；（6）江河湖泊等的水體修復；（7）地下水生物修復等方面。
3.2 評價效果
提高對目標污染物的去除效果。生物強化技術比一般的廢水生物治理方法對目標污染物的去除更有針對性，效果更佳。生物強化技術能有效消除污泥膨脹，改善污泥沉降性能，顯著減少污泥總量。
3.3 主要控制參數
3.3.1 投菌量。投菌量要根據系統中污染物的含量以及系統的運行階段而定。一般隨投菌量的增加，增強效果會提高。但是，高效菌種的活性及穩定性等難以測定，不同的研究者一對投菌量的研究結果不全一致。
3.3.2 投菌方式。菌株的投加方式主要包括了直接投加特效降解菌或共代謝基質，固定化技術能將優勢菌種固定封閉在特定的載體上，使菌體脫落少，活性高，有效地避免了菌體的流失，提高了系統中優勢菌種的濃度，增強了其在反應器中的竟爭性、抗毒性以及停留時間。
3.3.3 應用工藝。不同的應用工藝對強化技術的效果不盡相同。最初學者一們把生物強化技術較多用十懸浮污泥法，如間歇式活性污泥法、曝氣池、氧化溝等；現在則更多地應用十生物膜法，如厭氧污泥床、生物流化床等。
4 結束語
綜上所述，生物強化技術在水污染治理中的應用十分廣泛，已表現出了很好的應用前景。但目前生物強化技術的大多數研究僅局限十實驗室對降解物的目標評價，為了實現其規模化應用，使此項技術更具可持續發展的意義，今后的研究重點和方向還應逐步擴大，進一步探討影響生物強化技術在水治理系統中的主要控制參數和生態學機制，建立相關數學模型，為指導實踐操作提供依據。
參考文獻
[1] 鄭曉艷，代建龍-農業水污染治理環節中生物技術的有效運用《鄉村科技》 - 2015.
