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工程菌

利用基因工程技术可以将繁殖速度快和具有和超强分解能力的两种细菌进行重组,从而生产出能快速分解污染物的超级菌,来治理环境.

基因治疗

基因治疗是用正常的基因纠正错误的基因或者补偿缺失的基因从而治愈疾病的方法.

转基因动物

现在研究集中在家禽家畜的品种改良方面,以期获得快速生长、品质优良的家禽和家畜,还可以利用转基因动物来生产药物和观赏

简述基因工程在工、农、医三方面的成就及发展前景。

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基因治疗的伦理：问题与争议

基因治疗可以分为体细胞基因治疗、生殖细胞基因治疗和增强细胞基因治疗。体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy)是应用体细胞基因工程技术将某个基因植入人体，从医学上校正该病人的遗传缺陷。因为，许多遗传病是由于缺乏某个基因、基因异常或缺陷而引起的，通过体细胞基因治疗植入那个基因到细胞内，可治疗基因缺乏、异常和缺陷。生殖细胞基因治疗(germ-line gene therapy)是将外源正常基因转入精子、卵子或受精卵，矫正有缺陷的基因而达到治疗遗传病的目的。理论上讲，生殖细胞基因治疗既可治疗遗传病患者，又可使其后代不再患这种遗传病，是一种使遗传病得到根治的方法。与生殖细胞基因治疗相关的是增强细胞基因治疗 ( enhancement gene therapy) 或增强基因工程。增强基因工程可改变体细胞的遗传物质，也可以改变卵子、精子或早期胚胎细胞的遗传物质，从纠正疾病基因变为改变人的正常特性。目前，由于技术的发展和伦理争议，一些体细胞基因治疗已应用于临床或进入临床研究阶段。生殖细胞基因治疗及与其相关的增强细胞基因治疗则尚未开展。

一、 体细胞基因治疗的伦理争议

体细胞基因治疗首先发展于美国。在这里遇到的最初的伦理争论关涉到这种与一般的治疗有较大区别的治疗方式的正当性。一些科学家认为，体细胞基因治疗是目前疾病治疗技术的一种自然的、合乎逻辑的延伸。 而生命伦理学家则主要考虑到技术的安全性，基因干预的潜在的利弊，该研究的参与者参与机会的公正性，研究参与者知情同意的真实性以及参与者的隐私和医学信息保密等等。伦理学家的着眼点在于生命伦理学的一些基本伦理原则：有利原则、尊重原则、自主性原则、知情同意原则、保密原则和公正原则。但对这些原则如何进行应用却有一个实践和争议的过程。[1]

当体细胞基因治疗在细胞培养中和动物模型上进行了较多的基因治疗试验研究后，就基因治疗是否很快就可以试用于病人而言，生命伦理学家讨论的首要问题在于体细胞基因治疗预期或潜在的利弊。批评者认为，由于体细胞基因治疗还存在相当程度的不确定性，在治疗中所使用的被修饰的病毒载体的安全性问题还没有确定。病人的细胞可能重新整合病毒的基因，逆转录病毒不能准确到达靶细胞里的靶基因进行替代，理论上也存在逆转录病毒激活或刺激致癌基因的可能危害。[2]但更多的学者认为，这种治疗方法仅仅影响非生殖细胞，被改变的遗传物质不会遗传给后代，被遗传修饰的体细胞产物类似病人服用的药物。体细胞基因治疗中使用的一些技术与其它广泛应用的医学干预相似，并且具有侵袭性小、排斥少的优点。除此以外，他们还认为，如果一些疾病可以用副作用小且费用合理的其它方法治疗，那么就应根据对病人有利之原则，选择其它治疗方法，体细胞基因治疗只用于那些遗传病、癌症、艾滋病等难治的疾病。[3]

由于伦理问题不断出现，争论也较激烈，研究者在将体细胞基因治疗方式应用到临床时，应当比应用心脏移植、试管婴儿等技术还要审慎和仔细。80年代初，在非常缺乏临床基因治疗研究的证据的情况下，美国的科学家便对病人进行了临床基因治疗的尝试。由于试验结果不明显，且并没有进行伦理论证，因而这一做法受到了广泛的谴责。美国的体细胞基因治疗因此几乎停顿了10年。在对严重的综合性免疫缺陷疾病（SCID）病人的最初基因治疗实验获得一些对临床有益的研究结果之后，得到伦理审查的第一个体细胞基因治疗才应用到了人类，它的最初的草案经历了3年的讨论才得到批准。有关的伦理争论在这之前几乎持续了20年。[4]

1999年9月，一个令人痛心的事件给生命伦理学界带来了新的思考。美国费城18岁的格辛戈患了一种遗传性疾病----良性鸟氨酸基转移酶（OTC）缺陷症。这种鸟氨酸代谢失调的疾病本可以通过营养和药物得以控制。但他却到宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所接受基因治疗的临床I期试验，这也是该研究所的第18位和最后一位受试者。在试验中，由威尔森（James Wilson）领导的研究小组将包含外源性治疗基因的腺病毒载体颗粒（最大剂量）注入到他的肝脏内。第二天，格辛戈病情加重，血氨急剧攀升，夜间开始昏迷不醒。4天后，由于强烈的免疫排斥反应，格辛戈的多个器官衰竭而死亡。

这是第一例直接因体细胞基因治疗而死亡的临床试验。在2000年1月份的一次听证会上，格辛戈的父亲说：“这是一场本可以避免的灾难。我儿子事先并没有被告诉有什么严重的危险（包括试验用的猴子的死），他被诱导并错误地相信这次人体实验是有利于他的。”自愿受试者是受一个病人咨询网站吸引而来的。该网站把这项基因治疗方案称为“非常低的剂量和可喜的结果”的方案。

这个事件既关涉到以前人们熟知的受试者知情同意的伦理问题，也涉及到过去人们常常忽略的研究者和受试者之间的利益冲突、研究者的科研责任。可以确定的是，这个事件不但不是一个负责任的临床试验研究，而且充满了误导和欺骗。首先这个试验不应该应用于人体，因为在预备研究时猴子有类似反应，有些已经死亡。以前一位病人仅输入了较低剂量病毒，就发生了肝损害。而网站公布的信息不但并未提及预备研究时动物的反应，反倒承诺试验能及早得到结果，且使用的病毒剂量很低，最后的同意书也未提及猴子死亡等相关事实。本来，参与基因治疗的知情同意书所包括的内容应经由伦理审查委员会详细讨论，并且受到公众的审查。但研究者却有意对美国国家卫生研究院（NIH）重组DNA顾问委员会隐瞒了向受试者肝内注射病毒载体这一事实。

这个事件的伦理问题已不仅仅是采取何种步骤来确保受试者真正的知情自愿的同意，而是研究者作为科学家的责任以及研究者和受试者之间的利益冲突。科学家在研究中的责任以及研究者和受试者之间的利益冲突，近年来已引起生命伦理学界的关注和讨论。科学家在研究中的责任包括：科学家的诚信、对科学中不当行为的监控及科学家的责任等重要问题。从科学进步的角度来讲，向受试者提供重要的事实，包括他们疾病的真实情况、治疗方法、研究中采用的方法、研究的利弊等对于科学研究者来说是一个挑战，但从科学是为人类服务这个目的和科学、人类的尊严本身来看，科学家的诚信和社会责任非常重要，绝不能抛弃。

本事件中的当事人威尔森拥有一个公司，这个公司对他实验室中的发现拥有专利权。这就是说，他和他的同事在这项技术的知识产权的诱惑下，违反科研伦理进行了这次体细胞基因治疗试验。这时试验中所包含的研究者的经济利益，可能与受试者的生命利益产生冲突。而研究者不但没有避开这些利益冲突，反倒向受试者隐瞒了真相。利益冲突是由经济发展所引发的一种新的生命伦理问题。企业为实验提供巨大的经济支持的同时，也就给科研注入了活力。然而企业对科研领域的控制, 却能够使某些科学家和科研机构逐渐失去自己的独立性，造成一些科研人员的科研伦理观念受到侵蚀，科研诚信受到损害。[5]利益冲突也包括科学进步与公众利益、企业利益之间冲突等等。目前生命伦理学界所捍卫的是病人或受试者的根本利益，所强调的是对人体试验研究中各种利益的分析和解决。鉴于体细胞基因治疗研究的这一不良事件，威尔森所在的美国宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所的研究已被停止。但体细胞基因治疗研究这一事件已作为典型案例得到了持续的讨论，这一事件加深了我们对基因治疗伦理的认识，也推动了生命伦理学理论研究的深化。

二、生殖细胞基因治疗的伦理争议

生殖细胞基因治疗正处于试验研究之中，尚未进入临床人体应用阶段。但在美国，相关的伦理讨论从50、60年代就开始了。有人认为，那时就可以进行改变人类生殖细胞基因的治疗，也有人则认为需待技术的改进和完善之后才能进行。1992年9月，尼尔博士向NIH审查委员会提交了有关生殖细胞的自发突变和诱导突变的伦理问题的提案，提出及早讨论伦理问题可以降低风险，做好准备。一旦技术突破，生殖细胞基因治疗可行，那么预先的伦理讨论对于合理的监督政策的制定便奠定了良好的基础。[6]

生殖细胞基因治疗可能在这些临床病例下得到应用： 当妻子和丈夫都是隐性遗传病患者时，那么他们的后代就可能全部患有相同的遗传病。当夫妻是隐性遗传病基因的携带者时，那么他们的后代中有25%携带的基因可能是正常的，50%可能与他们的父母携带同样的遗传病基因，25%可能是该遗传病患者。在妊娠前三个月里，某种确诊的遗传病能够使胎儿遭受严重的不可逆的脑损伤，且没有其它可知的办法可以对宫内的胎儿进行基因修复。某个确诊的遗传病影响患有该病的父母身体上许多不同部位的不同细胞类型，而体细胞基因治疗只能治疗某一特定细胞类型，生殖细胞基因治疗则可以在早期进行而影响各种细胞，可能是预防该病遗传给未来后代的唯一可行的方法。

赞成生殖细胞基因治疗的科学家认为，生殖细胞基因治疗可能是预防基因缺陷所致的特殊生物体损伤的唯一方法。它比体细胞基因治疗技术还要成功，因为它所需的技术突破是基因置换或基因修复。体细胞基因治疗技术使用的是基因添加的方法，这种方法所使用的功能正常的基因和原先功能异常的基因都被保留在靶细胞中。而生殖细胞基因治疗技术使用的基因置换或基因修复的方法则避免了这种风险，而且它还能彻底消除生殖细胞显性遗传病。[7]

赞成生殖细胞基因治疗的学者还从父母的角度论证： 父母希望他们的子女以及子女的后代免于出生时就患有遗传病，免于出生后采用体细胞基因治疗。父母也希望免除因可能传递给后代相关的遗传病而面临的各种困难的抉择。父母为子女的健康做出的任何一个真诚的决定都应受到道德和法律的保护。[8]

这种赞成生殖细胞基因治疗的论证遭到了许多反驳，反驳的理由基于技术负效应，即一旦技术上发生问题，这种负效应便是严重且不可纠正的。因为技术的不可预测的负效应，不仅影响受试者，而且还将影响他们的后代。针对父母可以为后代子女的健康做出决定的伦理辩护，反对者则从后代人权的角度进行了反驳，认为后代有从父母那里继承没有被人工干预的“遗传财产” 的道德权利，即使父母的目的是为了使后代免受疾病的困扰。任何事物本质上都受一定约束，即使是最仁慈的行为也不能超越这个限制。[9]

生殖细胞基因治疗如果成功，可一次性祛除患者和后代的遗传病或癌症等绝症，这样好的技术似乎不应放弃。但我们要考量的是技术层面的负效应是什么，是否不可预测，不可纠正。当一个技术尚未成熟到可以应用于人类研究或治疗，人们就应等待它的基础研究的继续发展。研究人员和保健人员的职能有探究治疗和预防人类疾病的新方法的自由，但生殖细胞基因治疗只有真正具有了预防遗传缺陷和治疗遗传疾病的功能后，才能与医学的目的相一致，才能临床应用于人体。我们也希望伦理层面的探讨继续进行，并且指导技术的发展。

2002年末，联合国教科文组织国际生命伦理委员会公布了技术和伦理层面的论证结果：就技术层面而言，人们还无法修正遗传缺陷，该领域的研究进展也很有限。一个主要的障碍就是对基因的表达难以把握，外来遗传物质的任意结合很可能在细胞层面造成无法想象的影响及对胚胎、胎儿和儿童的成长造成伤害。在伦理层面，担忧“以治疗为目的”的基因治疗和“改进正常的特征”的增强基因工程之间的区别很模糊，未来的知识和技术很可能把目标放在干预“好”和“坏”的人类特征上，这将提出一些基本的道德问题。[10]联合国教科文组织伦理委员会及大多数国家的伦理准则建议，可以使用植入前诊断和选择性放弃一个具有遗传病的胚胎，而不进行生殖细胞的基因改造。这就是说，不伤害受试者、患者及后代是起码的道德底线。

三、增强细胞基因治疗的伦理争议

增强细胞基因治疗不是真正意义上的纠正疾病基因，而是改变人的正常特性，一般称为增强基因工程。增强基因工程可分为与健康相关的增强和与健康不相关的增强。与健康相关的增强：如增强免疫力，提高免疫系统抵御功能，促进健康。相关的伦理问题包括：基因增强仅仅应用于知情同意的成年人吗？ 父母在道德上可以为了他们的孩子的利益而接受基因增强吗？ 增强应该适用于所有的人，抑或只能施惠于那些能承受费用的人？ 生殖细胞基因增强在道德上是否可以接受等等。与健康无关的增强例子如：为使儿子长成一个高个子篮球运动员，父母可要求把一个生长激素基因植入他们正常生长的儿子的体细胞内，或植入自己的生殖细胞内。改变人的肤色、发色、智力、性格甚至道德观念也是与健康不相关的增强的主要内容，对这样的增强，存在的伦理争议更多，更复杂。

无论是与健康相关的增强和与健康不相关的增强，只要不是出于技术滥用的目的，将生殖细胞增强基因工程用于种族清洗、创造优势人种、创造非人生物等，我们可以肯定这是现代人对后代人施以的“善行”。但正如某学者指出的那样；“我们为未来人作决定，完全是出于善良的目的，是为了使未来人类拥有一种有价值的品质。然而，这一点非但不能构成为他人作决定的理由，反而只能表明是一种“善良的”强制。这是因为：它违背了伦理学上最基本的为任何人所享有的自决权的原则。它对人的尊严与基本的人权都是一种严重的侵害。在干预生殖细胞或受精卵基因的过程中，未来人类的基因配置是由父母、医生或国家决定的，而个体的人仅仅是前者所决定与创造的结果。其次，正常情况下，任何一个人的遗传特征均归因于其父母遗传物质的组合的偶然性，是自然随机配置的结果，换言之，是由上天或上帝决定的。现在，如果我们通过基因技术对人的遗传基因进行人为的干预，这无疑意味着是医生或研究人员要扮演上帝的角色。[11]

许多生命伦理学学者对上面的观点提出疑问：许多后代人出生和后代人的许多方面都是由父母在医生的帮助下决定的，父母在医生和高科技的帮助下已做过了许多善事。应用高新生殖技术的医生或研究人员已经扮演“上帝”的角色，而且还在继续扮演上帝的角色。一个学者还用儒家哲学论证他的观点。他认为从儒家的“天道就是仁道”，“智以辅仁”的思想推断，只要一个知识或技术是出于好意，儒家就认为应该欢迎和支持。[12]当然，有一种观点认为未来世纪的人要求何种权利是未知的。没有人知道许多世纪以后的人们对于权利问题持何种观点。也可能他们完全拒斥权利的要求或不需要权利或对权利不感兴趣。换言之，未来时代的价值和信念体系将会不同于、甚至迥然不同于我们。对这些观点，值得思考的是：医疗保健的仁术和“仁者”扮演“上帝”可以到什么程度？人类对基因操纵的终级标准究竟是什么？

有学者对怎样界定有价值的品质提出争议，认为用增强细胞基因工程去产生增强效应不好操作，因为无法确定增强什么，什么是增强的标准。有学者还用老年化作为案例说明：老年化进程究竟是一种疾病还是一种正常状况，医学家认为也难以分辨。因此用遗传学方式延长生命，其意义就难以确定。就算人们会按一定的价值观去增高、增智，社会也会产生由这些价值观导致的不平等和歧视。[13]

看来，就与健康无关的增强基因工程而言，绝对的科学自由和个人自由的观点是不合宜的。而且，从目前增强基因工程的技术进展来看，人们还无法确知大多数行为特性与基因及环境因素之间的相互作用。应当说，人类的许多行为心理特征都是基因与环境共同作用的结果，尤其人的智力、运动能力、艺术能力更是如此。因此，试图用改变生殖细胞或体细胞的某个基因来实现这种增强，应该说是很难成功的。即便这样的增强细胞工程在某种程度上得以实现，我们就可以因为尊重父母在生殖上有提高后代的“生命质量”这个“特权”而左右后代的“开放性未来”吗？况且我们连这个“开放性的未来”是有利于他还是不利于他都无法确定，就对他的遗传基因进行这种干预，把风险和后果强加于这个未来的人，这在伦理上当然是不能接受的。

参考文献

[1]王延光：《中国当代遗传伦理研究》，北京理工大学出版社，2003年11月，第 18—28页。

[2]邱仁宗等 ：《生命伦理学概论》，中国协和医科大学出版社，2003年，第156页。

[3]孙慕义：《新医学伦理学概论》哈尔滨出版社，1995年第141页。

[4]张大庆，体细胞基因治疗中的伦理学问题，《医学与哲学》1996年，第3期。

[5]陈元方等《生物医学研究伦理学》，中国协和医科大学出版社，2003年9月，第77页。

[6]LeRoy Walters, Julie Gage Palmer，The Ethics of Human Gene Therapy, Oxford University Press, 1997，P60.

[7]Hans-Martin Sass, Copernican Challenge of Genetic Prediction in human Medicine,1988。

[8]LeRoy Walters, Julie Gage Palmer，The Ethics of Human Gene Therapy, Oxford University Press, 1997，P70.

[9]邱仁宗，人类基因工程和未来时代的责任(上)《医学与哲学》，1996（6），第285～286页。

[10]联合国教科文组织国际生命伦理委员会，“关于胚胎植入前基因诊断和生殖细胞干预的报告” 《医学与哲学》，2004年（10），第11页。

[11]甘绍平， 基因工程伦理的核心问题. 哲学动态. 2001，（1）：第33-35页。

[12]张新庆，“基因治疗在中国”，《中英生命伦理学研讨会论文集》2004年8月。

[13]邱仁宗，人类基因工程和未来时代的责任(上)《医学与哲学》，1996（6），第285～286页。

（录入编辑：神秘岛）

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什么是基因？什么是基因治疗？请详细解释。

答案：基因工程在工业上的应用主要是生产医药产品，最典型的例子是通过细菌生产胰岛素，治疗糖尿病。目前通过细菌已经生产了表皮生长因子、人生长激素因子、干扰素、乙型肝炎工程疫苗等10多种医药产品。

基因工程在农业上的应用：以转基因植物为标志的植物基因工程已经培养出许多抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆的优良品种和品系，如在全世界范围内大量推广应用的抗除草剂的大豆、抗棉铃虫的棉花等。通过转基因羊大量表达人类的抗胰蛋白酶；克隆动物的成功，可以挽救濒危的稀有动物。

基因工程在医学上主要是用于遗传疾病的诊断和基因治疗方面。

基因工程具有巨大和广泛的发展前景，将渗透到人类生活的各个方面。基因工程可以创造出营养价值更高、保健作用更好、抗逆性更强的植物种类；转基因动物的进展可以生产出多种用于人类遗传性疾病治疗的药物；人类基因组计划的完成和基因定位的发展尤其是核酸分子杂交原理和方法与半导体技术结合而发展起来的DNA芯片技术的出现和完善，将在人类遗传疾病的诊断和治疗等方面发挥重要作用。

■什么是基因？

含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。除某些病毒的基因由核糖核酸（RNA）构成以外，多数生物的基因由脱氧核糖核酸（DNA）构成，并在染色体上作线状排列。基因一词通常指染色体基因。在真核生物中，由于染色体都在细胞核内，所以又称为核基因。位于线粒体和叶绿体等细胞器中的基因则称为染色体外基因、核外基因或细胞质基因，也可以分别称为线粒体基因、质粒和叶绿体基因。

在通常的二倍体的细胞或个体中，能维持配子或配子体正常功能的最低数目的一套染色体称为染色体组或基因组，一个基因组中包含一整套基因。相应的全部细胞质基因构成一个细胞质基因组，其中包括线粒体基因组和叶绿体基因组等。原核生物的基因组是一个单纯的DNA或RNA分子，因此又称为基因带，通常也称为它的染色体。

基因在染色体上的位置称为座位，每个基因都有自己特定的座位。凡是在同源染色体上占据相同座位的基因都称为等位基因。在自然群体中往往有一种占多数的（因此常被视为正常的）等位基因，称为野生型基因；同一座位上的其他等位基因一般都直接或间接地由野生型基因通过突变产生，相对于野生型基因，称它们为突变型基因。在二倍体的细胞或个体内有两个同源染色体，所以每一个座位上有两个等位基因。如果这两个等位基因是相同的，那么就这个基因座位来讲，这种细胞或个体称为纯合体；如果这两个等位基因是不同的，就称为杂合体。在杂合体中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，这个基因称为显性基因，另一个基因则称为隐性基因。在二倍体的生物群体中等位基因往往不止两个，两个以上的等位基因称为复等位基因。不过有一部分早期认为是属于复等位基因的基因，实际上并不是真正的等位，而是在功能上密切相关、在位置上又邻接的几个基因，所以把它们另称为拟等位基因。某些表型效应差异极少的复等位基因的存在很容易被忽视，通过特殊的遗传学分析可以分辨出存在于野生群体中的几个等位基因。这种从性状上难以区分的复等位基因称为同等位基因。许多编码同工酶的基因也是同等位基因。

属于同一染色体的基因构成一个连锁群(见连锁和交换)。基因在染色体上的位置一般并不反映它们在生理功能上的性质和关系，但它们的位置和排列也不完全是随机的。在细菌中编码同一生物合成途径中有关酶的一系列基因常排列在一起，构成一个操纵子（见基因调控）；在人、果蝇和小鼠等不同的生物中，也常发现在作用上有关的几个基因排列在一起，构成一个基因复合体或基因簇或者称为一个拟等位基因系列或复合基因。

功能、类别和数目 到目前为止在果蝇中已经发现的基因不下于1000个， 在大肠杆菌中已经定位的基因大约也有1000个，由基因决定的性状虽然千差万别，但是许多基因的原初功能却基本相同。

功能 1945年G.W.比德尔通过对脉孢菌的研究，提出了一个基因一种酶假设，认为基因的原初功能都是决定蛋白质的一级结构（即编码组成肽链的氨基酸序列）。这一假设在50年代得到充分的验证。

类别 60年代初F.雅各布和J.莫诺发现了调节基因。把基因区分为结构基因和调节基因是着眼于这些基因所编码的蛋白质的作用：凡是编码酶蛋白、血红蛋白、胶原蛋白或晶体蛋白等蛋白质的基因都称为结构基因；凡是编码阻遏或激活结构基因转录的蛋白质的基因都称为调节基因。但是从基因的原初功能这一角度来看，它们都是编码蛋白质。根据原初功能（即基因的产物）基因可分为：①编码蛋白质的基因。包括编码酶和结构蛋白的结构基因以及编码作用于结构基因的阻遏蛋白或激活蛋白的调节基因。②没有翻译产物的基因。转录成为RNA以后不再翻译成为蛋白质的转移核糖核酸(tRNA)基因和核糖体核酸（rRNA）基因：③不转录的DNA区段。如启动区、操纵基因等等。前者是转录时RNA多聚酶开始和DNA结合的部位；后者是阻遏蛋白或激活蛋白和DNA结合的部位。已经发现在果蝇中有影响发育过程的各种时空关系的突变型，控制时空关系的基因有时序基因 、格局基因 、选择基因等（见发生遗传学）。

一个生物体内的各个基因的作用时间常不相同，有一部分基因在复制前转录，称为早期基因；有一部分基因在复制后转录，称为晚期基因。一个基因发生突变而使几种看来没有关系的性状同时改变，这个基因就称为多效基因。

数目 不同生物的基因数目有很大差异，已经确知RNA噬菌体MS2只有3个基因，而哺乳动物的每一细胞中至少有100万个基因。但其中极大部分为重复序列，而非重复的序列中，编码肽链的基因估计不超过10万个。除了单纯的重复基因外，还有一些结构和功能都相似的为数众多的基因，它们往往紧密连锁，构成所谓基因复合体或叫做基因家族。

相互作用

生物的一切表型都是蛋白质活性的表现。换句话说，生物的各种性状几乎都是基因相互作用的结果。所谓相互作用，一般都是代谢产物的相互作用，只有少数情况涉及基因直接产物，即蛋白质之间的相互作用。

非等位基因的相互作用 依据非等位基因相互作用的性质可以将它们归纳为：

①互补基因。若干非等位基因只有同时存在时才出现某一性状，其中任何一个发生突变时都会导致同一突变型性状，这些基因称为互补基因。

②异位显性基因。影响同一性状的两个非等位基因在一起时，得以表现性状的基因称为异位显性基因或称上位基因。

③累加基因。对于同一性状的表型来讲，几个非等位基因中的每一个都只有部分的影响，这样的几个基因称为累加基因或多基因。在累加基因中每一个基因只有较小的一部分表型效应，所以又称为微效基因。相对于微效基因来讲，由单个基因决定某一性状的基因称为主效基因。

④修饰基因。本身具有或者没有任何表型效应，可是和另一突变基因同时存在便会影响另一基因的表现程度的基因。如果本身具有同一表型效应则和累加基因没有区别。

⑤抑制基因。一个基因发生突变后使另一突变基因的表型效应消失而恢复野生型表型，称前一基因为后一基因的抑制基因。如果前一基因本身具有表型效应则抑制基因和异位显性基因没有区别。

⑥调节基因。一个基因如果对另一个或几个基因具有阻遏作用或激活作用则称该基因为调节基因。调节基因通过对被调节的结构基因转录的控制而发挥作用。具有阻遏作用的调节基因不同于抑制基因，因为抑制基因作用于突变基因而且本身就是突变基因，调节基因则作用于野生型基因而且本身也是野生型基因。

⑦微效多基因。影响同一性状的基因为数较多，以致无法在杂交子代中明显地区分它们的类型，这些基因统称为微效多基因或称多基因。

⑧背景基因型。从理论上看，任何一个基因的作用都要受到同一细胞中其他基因的影响。除了人们正在研究的少数基因以外，其余的全部基因构成所谓的背景基因型或称残余基因型。

等位基因的相互作用 1932年H.J.马勒依据突变型基因与野生型等位基因的关系归纳为无效基因、亚效基因、超效基因、新效基因和反效基因。

①无效基因。不能产生野生型表型的、完全失去活性的突变型基因。一般的无效基因却能通过回复突变而成为野生型基因。

②亚效基因。表型效应在性质上相同于野生型，可是在程度上次于野生型的突变型基因。

③超效基因。表型效应超过野生型等位基因的突变型基因。

④新效基因。产生野生型等位基因所没有的新性状的突变型基因。

⑤反效基因。作用和野生型等位基因相对抗的突变型基因。

⑥镶嵌显性。对于某一性状来讲，一个等位基因影响身体的一个部分，另一等位基因则影响身体的另一部分，而在杂合体中两个部分都受到影响的现象称为镶嵌显性。

基因和环境因素的相互作用 基因作用的表现离不开内在的和外在的环境的影响。在具有特定基因的一群个体中，表现该基因性状的个体的百分数称为外显率；在具有特定基因而又表现该一性状的个体中，对于该一性状的表现程度称为表现度。外显率和表现度都受内在环境和外在环境的影响。

内在环境 指生物的性别、年龄等条件以及背景基因型。

①性别。性别对于基因作用的影响实际上是性激素对基因作用的影响。性激素为基因所控制，所以实质上这些都是基因相互作用的结果。

②年龄。人类中各个基因显示它的表型的年龄有很大的区别。

③背景基因型。通过选择，可以改变动植物品系的某一遗传性状的外显率和表现度，说明一些基因的作用往往受到一系列修饰基因或者背景基因型的影响。

由于背景基因型的差异而造成的影响，在下述3种情况中可以减低到最低限度：由高度近交得来的纯系；一卵双生儿；无性繁殖系（包括某些高等植物的无性繁殖系、微生物的无性繁殖系以及高等动物的细胞株）。用这些体系作为实验系统，可以更为明确地显示环境因素的影响，更为确切地说明某一基因的作用。双生儿法在人类遗传学中的应用及纯系生物在遗传学和许多生物学研究中的应用都是根据这一原理。

外在环境 ①温度。温度敏感突变型只能在某些温度中表现出突变型的性状，对于一般的突变型来说，温度对于基因的作用也有程度不等的影响。②营养。家兔脂肪的**决定于基因y的纯合状态以及食物中的叶黄素的存在。如果食物中不含有叶黄素，那么yy纯合体的脂肪也并不呈**。y基因的作用显然和叶黄素的同化有关。

演化 就细胞中DNA的含量来看，一般愈是低等的生物含量愈低，愈是高等的生物含量愈高。就基因的数量和种类来讲，一般愈是低等的生物愈少，愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因数的增加与生理功能的逐渐完备是密切相关的。

基因最初是一个抽象的符号，后来证实它是在染色体上占有一定位置的遗传的功能单位。大肠杆菌乳糖操纵子中的基因的分离和离体条件下转录的实现进一步说明基因是实体。今已可以在试管中对基因进行改造（见重组DNA技术）甚至人工合成基因。对基因的结构、功能、重组、突变以及基因表达的调控和相互作用的研究始终是遗传学研究的中心课题。

■什么是基因治疗？

在认识和熟练使用遗传生物学单位基因的新近进展后，它已经为科学家去改变病人的遗传物质，以达到治病防病的目的迈向新的一步。基因治疗的一个主要目标是用一种缺陷基因的健康复制去提供给细胞。这一方法是革命性的：医生试图通过改变病人细胞的遗传物质，来代替给病人治疗或控制遗传疾病的药物，最终达到医治病人疾病的根本目的。

几百个主要健康问题受到基因功能的影响。在将来，基因治疗能被用于医治许多这类疾病。理论上讲为了防止遗传缺陷传给下一代，还能用于改变胚胎细胞（蛋或种子）。然而，胚胎家系基因治疗的可能性受到困难的伦理道德、社会问题和技术障碍牵制。

基因治疗还作为药物输送系统使用，为了做到这点，产生有用物质的基因将被嵌进病人细胞的DNA中。例如，在血管外科中，产生抗凝血因子的基因能被嵌入血管细胞家系的DNA中，有助于防止血栓的形成。许多其它疾病可使用这一般方法治疗来提高本身的可靠性。

当医疗治疗提高到分子水平时，药物输送使用基因治疗能节约时间减低成本。为收集大量的基因蛋白产品、提纯产品、合成药物和对病人的管理缩短了时间减少了复杂的工艺加工。

然而，基因治疗仍是处于极端新的和高度的实验阶段。被批准的试验数量是小的，今天只有少量的病人曾得到过治疗。

目前基因治疗实验的基本步骤

在目前的某些实验中，从病人的血液或骨髓中取出细胞，并在加速繁殖的实验条件下生长。然后，把需要的基因借助于不起作用的病毒嵌进细胞。选择出获得成功改变的细胞再加速繁殖，再回到病人的体内。另一种情况，脂质体（脂肪颗粒）或不起作用的病毒可被用于把基因直接输进病人体内细胞。

基因治疗的基本要求

基因治疗的潜力

基因治疗为治愈人类疾病提供了新的范例。不是通过制剂与基因产品或自身基因产品相互作用来改变疾病的表现型，而是基因治疗理论上能修正特殊基因，导致沿着简单化的管理治愈疾病。开始基因治疗是针对治疗遗传性疾病，但目前对广泛性的疾病进行研究，包括癌症、外周血管疾病、关节炎、神经变性疾病和其它后天疾病。

基因确认和克隆

即使基因治疗战略性的范围是相当多样化，成功的基因治疗也需要一定的关键的基本要素。其中最重要的要素是必须确认和克隆有关的基因。直到人类基因组计划完成，基因的有效度才被利用。但仍然等到涉及疾病的相关基因被确认和克隆出来才开始实施基因治疗战略。

转基因和基因表达

一旦确认和克隆出基因，下一步必须表达出来。有关转基因和基因表达的效率属于基因治疗研究的前沿问题。最近基因治疗领域的许多争论围绕把所希望的基因转入合适的细胞中，然后为疾病治疗获得满意的表达水平。希望将来对转基因和特殊组织基因表达的研究将在主要基因治疗试验中解决这一课题。基因治疗战略的其它认识包括：充分掌握靶点疾病的发病机理，潜在的基因治疗副作用，理解接受基因治疗的靶细胞。

术语：

与大多数领域一样，基因治疗有专门的术语，下列提供的将阐明某些最普通术语的意思。

体外转基因：

把遗传物质转至寄主外部的细胞。经遗传物质移植后的细胞再回到寄主中。这个术语还被称为转基因的非直接方法。

体内转基因 ：

遗传物质转入寄主体内的细胞。这还被称为转基因的直接方法。

基因治疗：

把选择过的基因转入具有改善或治愈疾病希望的寄主中。

细胞治疗（基因组治疗）：

把未经遗传性修正的完整的细胞转入寄主中，使被转移的细胞将产生促进与寄主结合并改善寄主功能的希望。

体细胞转化：

把基因转入非种系组织中，它具有校正病人疾病状态的希望。

种系基因：

把基因转入种系组织中（蛋或胚胎），它有希望改变下一代的基因组。

转基因：

在转基因实验中，选择试验基因。例如，如果你给患苯并酮尿症病人治病，你可计划把一校正过的苯丙氨酸羟基酶基因译本移入肝细胞中。在这个例子中，苯丙氨酸羟基酶的校正译本就是转基因。

报告基因：

常用于试验基因转换效率的基因。例子是luceriferase, --半乳糖和氯氨素乙烯转化酶。

基因转化载体：

基因被转移进细胞的机理。

转化率：

正在表达所期望的转基因百分率。

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