基因編輯技術
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基因編輯技術范文第1篇
早在1987 年，CRISPR序列由日本科學家在大腸桿菌中發現[1]，但由于這段序列的功能無法確定，因此該發現一直未引起人們的注意，隨后，研究人員研究發現這種間隔重復序列廣泛存在于細菌和古細菌的基因組中，隨著人們對該結構的逐漸了解，2002 年，這種結構被正式定義為CRISPR。2005 年，研究人員發現CRISPR的間隔序列可以識別并結合特定的噬菌體DNA 序列，從而使得CRISPR序列在獲得性免疫中發揮作用。2008 年，Marraffini 等[2]發現細菌CRISPR 系統能夠阻止外源質粒的轉移，并首次利用實驗驗證了CRISPR 系統的功能，科學家們也由此揭開了研究CRISPR 系統作用機制的序幕。
1 CRISPR的結構與分類
CRISPR 作為一種特殊DNA 重復序列，主要由多段長度為25 50 bp 長度的高度保守重復序列和26 72 bp 長度的間隔序列串聯而成。同一個CRISPR位點中的重復序列一般具有極高的保守性，5’端與3’端部分尤為保守，但在微生物種間甚至同一個基因組的不同CRISPR位點間卻存在較大的差異。另外，不同的CRISPR位點，其包含的間隔序列的數量差別也很大，從幾個到幾百個不等。
CRISPR/Cas 系統大體上可以分為3大類型：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。其中，Ⅰ型和Ⅲ型在介導外源DNA 降解過程中需要多種Cas 蛋白來參與反應，形成的切割復合體結構復雜，Ⅱ型系統組分則較為簡單，只需要一個Cas9 蛋白來切割DNA 雙鏈。一個簡易的Ⅱ型CRISPR/Cas 系統必定要含有gRNA 和Cas9，Cas9 蛋白具有改造crRNA 和破壞雙鏈DNA 的雙重功能，位于gRNA 5' 端的20 bp左右的堿基決定CRISPR/Cas9 系統在應用時Cas9核酸酶特異性切割的位點，主要負責決定CRISPR/Cas9 系統的特異性。目前以Ⅱ型CRISPR 系統為基礎的CRISPR/Cas9 系統在基因組編輯中有較為廣泛的應用。
2 CRISPR/Cas9的作用機理
CRISPR/Cas9 基因組編輯技術的基本原理為，將tracrRNA： crRNA 設計為引導RNA（gRNA），gRNA 包含位于5’端靶DNA 的互補序列以及位于3’端tracrRNA： crRNA 的似序列，利用靶DNA 的互補序列來定位需要編輯的位點，利用該類似序列與Cas9進行結合。該技術僅設計引導RNA 即可實現對含有PAM 序列的任一靶DNA序列進行插入、敲除與定點突變等修飾。由于設計操作簡單、通用性好及編輯效率高等優勢，CRISPR/Cas9 的基因編輯技術已成為TALEN 與ZFN之后的新一代基因組編輯技術。
另外，CRISPR/Cas9 系統還可以實現同時對多個不同靶DNA 序列進行編輯。利用CRISPR 位點自身的特點，設計對應不同靶DNA 序列的間隔序列，插入到重復序列之間，經過轉錄加工后會形成多個可定位于不同靶DNA 序列的雙引導RNA，或者串聯不同的sgRNA均可實現對哺乳動物細胞基因組的多個不同基因同時進行編輯。
3 CRISPR技術的應用
CRISPR/Cas9 系統作為新興的基因編輯技術，目前已逐步在人類細胞、斑馬魚、小鼠、酵母、果蠅、細菌及水稻等作物中進行研究并報道。
在作物新品種培育和改造時，傳統的轉基因技術培育和改造新品種一般采用利用外源基因隨機整合的方式，轉基因表達的可控性較差。而CRISPR/Cas9 技術則可以進行定點修飾，達到高效定向。Shan 等用該技術敲掉了小麥的一個基因，得到了耐白粉病的小麥新品種。該團隊還利用CRISPR/Cas9 技術定點突變了小麥和水稻兩種作物的MLO 和PDS 等5 個基因。
在哺乳動物的研究方面，研究人員采用該技術建立基因打靶小鼠，結果證實，采用該技術不僅可以通過非同源末端連接途徑實現對多個靶基因的定點敲除，還可以通過同源重組途徑對多個靶基因進行靶向修飾。這些成果為其在生物工程、基礎醫學、醫藥學科等多種領域中的應用中提供了有力的基礎。
4 展望
CRISPR/Cas9 作為細菌最為簡單的Ⅱ型獲得性免疫系統，被成功改造為繼TALEN 與ZFN 之后新一代基因組編輯技術，為基因組的定向改造調控與應用等帶來突破性革命，且相對于TALEN 和ZFN，CRISPR/Cas9有其獨特的優勢：（1）構建和設計方法簡單快捷，成本低廉，適用于任何分子生物實驗室；（2）用于基因組的點突變編輯效率優于ZFN和TALEN；（3）可同時實現多個基因的打靶。可見，CRISPR/Cas9 在基礎理論研究、農牧漁業和臨床治療等領域必將有越來越廣闊的應用前景。當然，目前關于CRISPR/Cas9 系統還有許多亟待解決的問題，相信隨著人們逐步深入和全面的研究，CRISPR/Cas9 技術將會展現出其無比強大的生命力。
【參考文獻】
基因編輯技術范文第2篇
關鍵詞：轉基因；倫理；辯護；限度
轉基因技術及其應用，是現代科技發展的前沿領域，其在種植業、養殖業、食品加工和醫藥制造等領域的廣泛應用前景和巨大的商業利潤，已經引起了各國政府和眾多企業的高度重視。轉基因技術的應用已經或正在給人類帶來福祉，但與此同時，由于轉基因技術自身的特點及其難以準確預測的后果，人們對轉基因技術的倫理爭論一直就沒有停止過——倫理上的否定和倫理上的肯定兩種針鋒相對的立場同時存在。這說明，如果不能從倫理道德上為轉基因技術及其應用尋求恰當的理由，那么，這一新科技將不能獲得健康的發展?；谏鲜隹紤]，筆者力圖在本文中為轉基因技術及其應用尋求倫理上的支持，同時也力圖探討這種支持的限度。
一、福音與憂慮：轉基因技術及其特點
基因一詞是英語“gene”的音譯，它源于印歐語系，是“開始”、“生育”的意思。很久以來，人們并不明白遺傳的奧秘。19世紀的細胞學說、達爾文的進化論與孟德爾的遺傳定律，為近代生物學的發展奠定了基礎。孟德爾從豌豆實驗中推導出存在著專門承擔遺傳作用“種質”的遺傳因子，從而演繹出孟德爾遺傳規律。1909年，丹麥學者約翰遜提出用基因來指稱任何一種生物中控制任何遺傳性狀而其遺傳規律又符合孟德爾定律的遺傳因子。1910年，摩爾根通過果蠅白眼突變研究，確證基因位于染色體上，隨后創立了基因論。1953年Waston和Crick創立了DNA雙螺旋結構，首次揭示了DNA分子的結構、組成及功能，開創了從分子水平揭示生命現象本質的新紀元，揭開了現代生物技術發展的序幕。1972年，美國斯坦福大學的生物化學教授PaulBerg和Jackson利用限制性內切酶和連接酶，得到了第一個體外重組的DNA分子，開啟了重組DNA技術的先河，這是人類歷史上第一次有目的的基因重組的成功嘗試。運用重組DNA技術將外源的優良目的基因導入受體細胞或組織，改變其遺傳組成后產生物質及其后代，這就是轉基因技術。這項技術可以把任何外源的基因包括人、植物、動物、微生物甚至人工合成的基因，整合到植物、動物、微生物細胞中，使其具有人們所需要的各種性狀?？梢?，轉基因技術使人獲得一種改變生物遺傳性狀、創造新物種的能力。
隨著轉基因技術的出現，人類跨入了基因工程時代：人們可以按照自己的意愿從生物體最基礎的遺傳物質——DNA水平上來改造生物體，進而改造整個自然界。正因為如此，轉基因技術在農業、工業、醫療方面都有廣泛的應用。轉基因技術的應用包括：(1)種植業。轉基因技術應用于植物育種，產生轉基因作物，改變植物的遺傳特性，不僅可獲得抵御各種害蟲和病毒、以及除草能力的作物，而且可以大大提高作物的產量和質量；培育各種奇花異草等園藝品種。(2)養殖業。轉基因技術應用于動物育種，產生轉基因動物，即人工改變基因，使之具有優質、速生、高抗性等人類需要的優良特性的家畜家禽新品種。(3)醫藥業。利用轉基因細胞進行細胞培養，利用轉基因微生物發酵培養或利用轉基因動植物作為生物反應器來生產胰島素、干擾素等珍稀藥物，利用動植物生產疫苗等。(4)食品加工業。利用轉基因技術改良曲霉、酵母等微生物品種，發酵生產食品添加劑和加工助劑、醬油、奶制品等，達到提高產量或改善風味等目的。此外，轉基因技術作為生物學領域的成果，正通過大量邊緣學科和相關行業的轉化、吸收，迅速滲透到電子、信息、乃至機電、環保等其他行業，極大地改變了這些領域里的生產、管理、組織模式。成為推動生產力進步的強大內動力?？傊?，以轉基因技術為基礎的生物技術“代表著最有前途的技術方向，是本世紀最具有影響的高新技術新興產業帶，是最有生命力的經濟增長鏈，是未來前景最有競爭力的產業群”。
當然，轉基因技術是一種完全不同于傳統生物育種技術的新技術，它有自身的特點，這些特點主要有如下幾個方面：首先，轉基因技術打破了物種之間的界限，例如，在自然進化中似乎不可能突破的動物和植物之間的界限因為轉基因技術的出現而變成了現實；其次，也因為轉基因技術突破了物種之間的界限，從而也使人類可以人為地改變自然物種的進化方向與進化速度，它可能導致這樣一種結果，在自然進化狀態下也許要經歷漫長的時間才可能出現的新物種，在轉基因技術條件下短時間就可以出現；由此，它引發出轉基因技術的第三個特點，即它所可能導致的后果更加難以預測。轉基因技術和其他技術不同，它是一種生物技術即它是按照人的目的對生命存在的一種改造，創造出的是一些具有特殊性狀的生物新品種，它不像無機物的合成那樣，如果說無機物的合成品仍然是無機物，那么轉基因技術的“作品”卻是有生命的，它能夠再生，而且其性狀可以遺傳給下一代。這些也許是“提前”到來的新物種會給整個生物界(包括人類)帶來什么樣的影響，實在難以預測，這也就更加加深了人們的憂慮。例如，人們已經憂慮轉基因技術的應用可能導致減少生物的多樣性，破壞生態平衡，增加某些疾病的人畜共患幾率，等等。
正因為轉基因技術的上述特點，使得人們圍繞它所進行的倫理爭論一直就沒有停止過，可以說，所有圍繞轉基因技術進行的倫理論爭，都是基于轉基因技術的上述特點而展開的。
二、道德還是不道德：圍繞轉基因技術的倫理論爭及評析
圍繞轉基因技術的倫理論爭，表現在不同的學術流派中，這里限于篇幅，主要分析兩種針鋒相對的觀點，即倫理上的反對與倫理上的支持。
先來看看對轉基因技術在倫理上持反對立場的觀點。從轉基因技術誕生的那天起，認為轉基因技術違反倫理的觀點就一直沒有停止過，有相當多的學者甚至普通民眾都持這一立場。大致說來，這種反對立場又可以相對區分為兩個不同的層次：一是從根本上否定轉基因技術本身，有人把這一立場概括為“本質方面”反對；另一種是從轉基因技術的后果即其安全性和風險方面反對轉基因技術，這一立場則通常被概括為“非本質方面”反對。實質上，“非本質方面”的反對嚴格說來并不是一種倫理上的判斷，它潛藏的結論是：假如人類有足夠能力來規避轉基因技術應用中所導致的不安全性后果，那么，是可以進行轉基因技術的研究和應用的，因此，對于非本質方面的反對立場，我們在這里不打算作分析。
從本質上反對轉基因技術的最激烈的觀點，來自于自然中心主義的倫理觀。自然中心主義的倫理觀有如下幾個基本論點：首先，它把對生命的尊重作為倫理學的理論基石，認為無論是人、動物還是植物，凡是有生命的存在都應當得到道德上的同等尊重。泰勒指出：“采取尊重自然的態度，就是把地球自然生態系統中的野生動植物看作是具有固有價值的東西?！逼浯?，尊重自然也就是尊重作為整體的生物共同體，承認構成共同體的每種動植物都具有內在價值。生命的、固有的、內在的價值就是因為生命本身自成目的。對于人和其他動植物生命個體來說，由于各自都具有一種內在目的性，并且其他生命的內在目的性勿需人的內在目的性來確證，所以人不具有高于其他生命的特質。因此，第三，應把保持自然的“完整、穩定和美麗”作為人類行為的終極目的和對人對自然的行為進行道德判斷的終極尺度。在人的倫理責任中應包含不干涉其他生命體的存在、不作惡、保持對其他生命的尊重，并為自己的錯誤行為作出補償等內容。
基于以上理由，自然主義的倫理觀認為跨越雜交屏障的基因轉移是非自然的，是對自然不合理的干涉，因而是不道德的。他們認為，改造自然有兩種方式：一種是貼近自然或模仿自然的方式，另一種則是遠離自然或非自然的方式。雖然不能說轉基因是反自然的方式，但與傳統的更符合自然的方式相比，當然是更為遠離自然，是非自然的。第一，它是快速的，只用短短幾年甚至幾個月或幾天時間就可以把一個外來物種的基因片斷(遺傳物質)轉移到另一個物種中，并表達這個外來基因的產物——蛋白質。第二，轉基因技術是激進的和大跨度的，可以把兩個風馬牛不相及的物種的基因結合在一起。比如，將土壤微生物毒蛋白基因轉移到水稻身上，使后者抗蟲；把北極魚的基因轉移到西紅柿身上，使其抗寒。而在自然的進化方式中，當然也存在基因交流和融合，但一是不會產生這種狂飆突進式的基因轉移，二是不會產生這種大跨越式的遺傳物質融合。一種物質的某一性狀和特征需要適應環境若干年才會形成和鞏固，它在進化上是緩慢的，也是非常安全的。迅速的基因轉移既可能讓一個物種內部難以適應外來基因全面而有機的融入，也會使得這一物種由于特殊外來基因表達后產生新的特性(如抗蟲)而與環境和其他物種的關系難以迅速磨合，造成一系列問題。因此，轉基因的方式違背了自然的內在規律，是非自然、反進化的。
與自然中心主義立場相接近的是宗教神學的立場，它認為自然界是上帝按照最完美的方式創造出來的，因此，自然的存在本身就是最完美最和諧的存在，轉基因技術以人為的方式打破了自然完美與和諧，是對上帝的蔑視和玩弄，因而是不道德的。
以上是從倫理道德上反對轉基因技術的立場。另一方面，也有從倫理道德上支持轉基因技術的，這種立場主要來自于人類中心主義者。
人類中心主義也有幾個基本觀點：首先，它認為，人道原則應該成為倫理學深層的價值論基礎，人類整體的長遠生存利益應該成為人們行為的終極目的，以及人類對待自然的行為進行道德判斷的終極尺度，在人類與自然的相互作用中應將人類的利益置于首要地位。其次，人類實踐行為的目的不是為了實現自然規律，合乎自然的結果只是為了人類更好的生存。拋開人類利益，人類就沒有實現外部自然規律的義務和責任。再次，在自然界，基因的突變和交流是廣泛存在的，這是進化的動因，也是進化最主要的來源之一。很多的野生物種之間基因的交流就導致我們這樣一個多種多樣的世界。轉基因技術與傳統的以及新近發展的亞種間雜交技術相比，在基本原則上并無實質差別。它只不過是傳統的生物技術的延伸而已，是自然的。最后，為了滿足人類的各種需要，我們應該發展轉基因技術。
應該說，上述兩種相互對立的倫理立場都有一定的道理。自然中心主義者看到了自然界非人類生命存在具有自己的內在價值，這種內在價值并不需要人類來加以確證，因此，人類應對自然界中的生命存在保持應有的尊重，這一點，無論是從理論上還是從實踐上看都具有一定的合理性。事實上，如果我們不是狹義地理解價值這個范疇，即不再把價值僅僅理解為物對人的關系，而是把價值理解為相互作用與影響的存在之間的意義關系，那么，在自然的演化系統中，任何一種存在都是有確定的價值與意義的，非人類生命存在的價值的確不需要人類來確證。因此，人類并沒有比其他生命存在更為優越的地位。在這個意義上，提出人類應尊重自然界中非人類生命存在的權利是有道理的。從實踐上看，在人類歷史的發展過程中，正是由于我們過分強調了人類對于非人類生命存在的優越地位，把自然中的非人類存在僅僅當作對于人類而言的工具性價值，才導致了人類對自然的瘋狂掠奪，導致了生態危機，也使人類的生存環境惡化。改變這種狀況的一個重要途徑，就是轉化人類在處理自身與自然關系時的價值思維模式。否則，人類將永遠不可能實現與自然界中非人類的生命存在和諧相處，共生共榮。
但是，自然中心主義的倫理觀根本不考慮人類在自然中是一種特殊存在，即人類是迄今為止在自然界中惟一可以認識自然必然性、利用自然必然性從而在一定程度上超越自然必然性的存在這一客觀的、科學的事實，力圖把人的活動降低為動物活動的水平，則是錯誤的。在漫長的自然演化過程中，人類從生物世界中脫穎而出，獲得了超出其他生命存在的智慧，使人類獲得了一定程度的自由：人可以以自己的需要、目的與愿望為尺度，對自己置身其中的自然進行否定性的實踐活動，使之符合自己的需要。這種對自然的否定性的實踐活動正是人類文化發生的最深刻的根源。可以說，人類在自然中的大多數活動都帶有否定性的特點，在某種意義上，即是對自然的“不尊重”。自然中心主義者無視這一點，并不是實事求是的態度。如果說自然中心主義者無視人類活動的特殊性，而力圖把人類活動降低為動物的水平的話，那么人類中心主義者則恰好相反，他們看到了人類和人類活動的特殊性，肯定人類的活動不可能是一種簡單地重復自然必然性的活動，而是從自己的需要、愿望和目的出發，力圖把自己從自然必然性中提升出來的活動，因此，人類不可能不干預自然。要求人類的活動還原為其他生命存在的本能地適應自然的活動，是沒有道理的。應該說，人類中心主義的這一立場也具有一定的合理性。但是，人類中心主義者把人類的特殊性無限放大了，把人類的需要、目的與愿望當作衡量其他生命存在的惟一尺度，非人類的生命存在只有在人類的需要、目的與愿望面前去尋找自己存在的理由。因此，只要有需要，人類就可以利用自己的智慧任意去操縱自然。從理論上說，人類中心主義者的上述立場，是對“價值”這一范疇作了非常狹義的理解，即只把價值看作是物對人的需要滿足的關系，而不是把價值理解為相互作用的對象之間的意義關系，這是典型的人類的“狂妄”。從實踐上看，上述思維方式導致了人與自然之間的緊張，現代社會中人類生存環境的惡化與其有著密切的聯系。
最后，還應該指出，盡管自然中心主義和人類中心主義存在著沖突與對立的一面，但是兩者又有共同的局限，即它們都堅持一種自然與人類兩分的立場，把自然的演化過程和人類的活動對立起來，從而使得他們無論是對轉基因技術的倫理支持還是對轉基因技術的倫理否定，都沒有足夠的理由。擺脫這一困境的思路，就是要超越自然中心主義和人類中心主義，在一個更高的基礎上去考察轉基因技術存在的倫理理由及其限度。
三、支持與限度：新自然觀視野中轉基因技術的倫理維度
如在對轉基因技術進行倫理判斷時，既不能堅持自然中心主義的立場，也不能堅持人類中心主義的立場，那么，轉基因技術還能獲得倫理上的支持嗎?我們的回答是肯定的，即它是可以獲得倫理上的支持的。但是，我們同時又認為，這種倫理上的支持并不是至上的，而是相對的、有限度的。我們的觀點是，在對待轉基因技術的倫理立場上，必須要考慮兩個倫理維度：一方面，我們要考慮自然的權利，尊重自然；另一方面，我們也要考慮人類的利益，尊重人類活動的目的。一句話，要把自然的權利和人類的權利結合起來，在兩者之間保持必要的張力，從而使自然和人類實現和諧共生。
之所以做出這樣的判斷，是基于對人類中心主義對自然權利和價值的漠視所帶來的生態環境惡化以及自然中心主義對人類權利和價值的漠視所導致人類無所作為的后果的判斷。我們認為，要給轉基因技術一種恰當的倫理理由，有必要突破傳統自然中心主義和人類中心主義的思維模式，在一個新的更高的基礎上來重新思考自然與人類的關系。在這里，我們提出一種新的自然觀，以作為我們這一立場的理論基礎。這種新自然觀的主要內容可以概括為：從人的現實存在的特點出發，把人的活動納入自然演化的總體進程來加以考察，以此來進一步思考人類在自然演化進程中的權利、義務與責任，并以此來透視轉基因技術的倫理合理性及其限度。
把人類的活動納入自然演化的進程來思考，無論是從客觀事實存在上看還是從思想史上看，都是有依據的。從客觀事實存在上看，人類本身是自然界長期演化的結果，這意味著人類的出現既是自然界中增添了一個新的成員，同時，人類也就成為自然生態系統中的一個環節而參與自然的總體的演化過程。
從思想史的角度看，盡管有不少的思想家把人類的活動和自然的演化對立起來，或者強調人類活動對于自然演化的優先地位(如人類中心主義者)，或者把自然的演化看作是既定完美與和諧的，人類的活動只會對這種完美與和諧的破壞(如自然中心主義者)，但是把人類的活動納入自然演化過程進行思考的思想學說卻仍然是存在的，最典型的就是中國智慧中的儒家學說。儒家的主流思想是認為天人合一，人性與天地萬物之性相通，因此，人只要能盡自己的本性，就能盡天地萬物之本性，因而能夠參與天地萬物的演化過程?！拔ㄌ煜轮琳\，為能盡其性；能盡其性則能盡人之性；能盡人之性，則能盡物之性；能盡物之性，則可以贊天地之化育；可以贊天地之化育，則可以與天地參矣。”(《中庸》)雖然，這里強調“能盡人之性”是“能盡物之性”的前提，但是，這決不是以人為尺度來輔量裁成萬物。因為，依儒家的立場，天地之性恰恰在于它能促成萬物自由地生長發育，即所謂“生生之德”，也就是真正意義上的仁德。所以，盡人之性以參與天地萬物的演化過程，不是以犧牲非人類的生物存在的利益為前提的，從而它不表現為人類中心主義。但既然是人參與其中的演化過程，它也就必然地帶上人類的價值目的與追求，因此，它又不可能表現為對自然地消極服從，因而，它和自然中心主義也有著本質的區別。這一點，從儒家的仁者情懷中可以看得非常清楚。儒家認為，天地有自己演化的規律，但必然之中有偶然，在自然界中，經常會產生“離經叛道”的情形，使生命存在并不能按照自己的本性來伸張、發育自己，改變這種現狀的責任就落到了通天地之道的人的身上，所謂“儒者與天地萬物為一體。假使一物不得其所，便是吾仁未有盡處”。另外，儒家還認為，自然只是提供了萬物演化的可能性，這種可能性向現實性的轉化，也需要通過人的活動，即所謂“天地設位，圣人成能；人謀鬼謀，百姓與能”(《易傳·系辭上》)。當然，“天地設位，圣人成能”的過程，同樣不是人的主觀隨意的過程，相反，它是一個充分考慮了人的生命理想和非人類存在的本性的過程，是“近取諸身，遠取諸物”的過程，因而，也就是一個充分考慮了人的活動目的和自然界中其他生命存在的價值與意義的過程。總之，中國傳統的儒家思想，確乎在一定程度上體現了這樣一種思維方式：即既把人的活動納入自然的演化過程，同時又充分注意到了人作為一種特殊的存在而在自然演化中所起的特殊作用的思維方式。這種思維方式，正是我們今天超越自然中心主義和人類中心主義的重要思想資源。
即使從宗教神學的立場上看，我們也同樣可以把作為人的活動的具體形式的轉基因技術的應用看作是自然演化的重要環節。因為，作為造物主，上帝既然賦予了人類以智慧，那就意味著人類必然要運用自己的智慧來從事自己的活動，這正是順從了造物主的意愿。相反，如果人類不運用自己的智慧，反倒是對上帝的不尊重，是違反了上帝的旨意!
以上述立場來看待轉基因技術及其應用，我們就不會簡單地認為轉基因技術是反自然的，是對自然界中非人類存在的生命的不尊重。
更進一步，當我們考慮自然存在及其演化方式時，我們將更加清楚地看到轉基因技術及其應用的自然本性。我們知道，在自然界中，生物之間、生物和無機物之間，都在以不同的方式進行物質、信息和能量的轉化，人類和自然的其他存在之間同樣存在著以自己的方式進行的物質、能量、信息的轉化。這種轉化是自然存在和演化的方式，沒有它，就無所謂自然，因此，這里并不存在從人類的視角來看的道德與不道德的問題。老虎吃羊或其他比自己弱小的動物，我們并不會對之進行道德評價，因為這是自然的演化方式。轉基因技術的應用同樣可以看作是人類與非人類之間進行的物質、信息和能量的轉化方式。既如此，我們又怎能簡單地對其進行倫理上的“是”或“否”的判斷呢?
上面的分析是不是意味著人類所有的針對自然的活動，都不需要進行倫理道德上的考慮?是不是都不需要受倫理道德的制約呢?答案當然是否定的。我們在上面反復提到，不能對轉基因技術進行“簡單的”倫理上的“是”或“否”的判斷，恰好意味著對轉基因技術進行倫理判斷的復雜性，這種復雜性來源于人類存在的特殊性：人類雖然是自然大家庭中的一員，但他卻是自然中最為特殊的成員——人是一種有智慧的、自由的存在。正是這樣一種特殊性，使人類的活動不同于非人類的其他生命存在的活動。如果說，非人類的生命存在的活動完全受著自然這個整體的必然性的制約，只能是一種被動地適應自然的活動，那么，人類則完全有可能憑借自己的智慧認識、利用并在一定程度上超越這種必然性。人類對自然必然性的超越，意味著自然的演化過程帶有了更多的“人類性”因素——人類總是力圖以自己的需要、愿望和目的為尺度，使自然的演化朝著自己所欲求的方向發展。這就導致了在自然這個大家庭中，人類活動的自主自為性與非人類生命存在活動的被動適應性之間的沖突。這種沖突提供了我們對人類活動進行倫理考量的可能性和必要性。
基因編輯技術范文第3篇
關鍵詞：細菌；鞭毛；銀染法；培養基；玻片；染色
1資料與方法
1.1一般資料
1.1.1供試菌種 枯草桿菌（Bacillus subtilis）.粘質沙雷氏菌（Serratia marcescens）由湖南師范大學微生物教室提供。
1.1.2培養基 配方組成：牛肉膏10 g，蛋白胨15 g，瓊脂15 g，氯化鈉5 g，蒸餾水1000 mL，pH 7.2。（牛肉膏、蛋白胨由杭州微生物試劑有限公司生產，瓊脂由福建省石獅市寶雙塔瓊脂加工廠生產）。按上述配方配好培養基后，用干凈試管分裝包捆好，經高壓滅菌擺斜面冷卻凝固, 然后放入冰箱冷藏24 h，使斜面析出冷凝水，為供試菌活化提供斜面培養基。
1.2方法
1.2.1載玻片洗滌 新玻片的洗滌，用洗衣粉煮沸玻片1 h，然后用自來水沖洗干凈，瀝干后用95%的乙醇侵泡備用；用后玻片的洗滌，采取稀溶液洗滌法，將重鉻酸鈉或重鉻酸鉀50 g先溶解于850 mL自來水中，然后慢慢加熱溶解，待冷卻后除除加入100 mL濃硫酸，邊加邊攪動。此溶液氧化能力極強，具有極強的去油污作用。對處理玻片應放入溶液中加蓋密封，（以防溶液氧化變質）。一般侵泡2 d取出沖洗干凈，瀝干后用95%的乙醇侵泡備用。如除污劑侵泡時間太長，會導致玻片變質不能使用。對劃傷較嚴重的玻片，建議不要使用, 以免影響染色效果。
1.2.2供試菌活化 為增強細菌的活動力，將供試菌放在30℃的培養箱內連續培養活化五代（每代12 h）。然后將最后一代轉接放入31℃培養箱內培養12 h，作為細菌鞭毛染色的最佳時期。
1.2.3菌種稀釋孵育 取斜面活化菌種2~3環于盛有2 mL無菌水試管中,制成輕度渾濁的菌懸液，然后把試管直立于36℃水浴鍋中孵育9 min，讓菌體表面附著的鞭毛自然舒展游動。實驗表明，細菌孵育5 min，只有部分鞭毛舒展游動，染色效果欠佳；孵育18 min菌體鞭毛染色明顯很大，與真實細菌差異較大；超過25 min后鞭毛從菌體上自然脫落，染色效果較差。孵育好的菌懸液在操作時不要用手搖動試管，避免鞭毛脫落影響染色效果。
1.2.4染液配制 鞭毛染液由媒染液和染色液組成。媒染液由單寧酸5 g，三氯化 1.5 g，氫氧化鈉1%1.0 g，福爾馬林（15%）2.0 mL，蒸餾水100mL組成；染色液由硝酸銀2 g，氫氧化氨（N滴），蒸餾水100 mL組成。
1.2.4.1媒染液配制 把稱量丹寧酸和三氯化鐵藥品同時放入100 mL蒸餾水中加熱熔解，然后加入2 mL甲醛溶液和1mL NaoH，待藥液混合后補足水量，過濾備用。將該液置冰箱內保存3~7 d。仍能使用。
1.2.4.2染色液配制 須把握二個環節：第一個環節（褐色變為澄清的過程）：在100 mL硝酸銀溶液中取10 mL作回滴液，然后在90 mL溶液中滴加氫氧化銨，使無色的硝酸銀溶液全部變為褐色時，繼續滴加氫氧化銨至到溶液中的褐色沉淀剛剛消失變澄清為止；第二個環節(沉淀消失變為穩定薄霧狀的過程)：澄清硝酸銀溶液滴加回滴液，當出現白霧，輕輕搖動后，薄霧狀沉淀又消失，再繼續小心滴加，直到搖動后出現輕微而穩定的薄霧狀，停止加入回滴液即可。密封保存冰箱內3~7 d方可使用。
1.2.5制片染色 節用鑷子在95%乙醇溶液中夾起一塊載玻片, 在火焰上燒去玻片上的殘留油跡, 然后把玻片放在桌面上形成一定的傾斜度,在玻片的上端滴上一滴孵育后的菌懸液，讓懸液從玻片的一端緩慢流向另一端，用吸水紙吸去玻片下端的多余菌液，在室溫下自然干燥。當制片干燥出現一條淺灰色的菌膜帶為止。取少量媒染液覆蓋在菌膜上媒染4 min，用蒸餾水沖洗至玻片下端流出無藍色的清水為止，繼續用染色液沖去殘水，然后在涂片上滴加大量的染色液染色，當涂片染色部分變為深褐色時，立即用蒸餾水沖洗，放置室溫下自然干燥。如在氣溫較低的情況下，若加染色液顯色較慢,可用木夾夾住染色涂片，在文火上加熱沸騰，并及時補充蒸發掉的染色液，待染色玻片出現深褐色時立即用蒸餾水沖洗。自然干燥。在加熱過程中，應及時補充蒸發掉的染色液，可避免菌體鞭毛脫落、斷裂。提高鞭毛的染色效果。
1.2.6鏡檢攝影 鏡檢前，先用3∶7的乙醚和無水酒精組成的去污劑，把顯微鏡的光學部分檫試干凈。（用去污劑保護鏡頭，并延長顯微鏡的使用壽命）。油鏡觀察：把制片放到載物臺上擺正夾好,利用聚光鏡的光源，將玻片上的褐色部分滴1~2滴香柏油, 用粗調把高倍鏡慢慢放下和油接觸（動作要輕避免損壞玻片和鏡頭），然后利用推進器移動在視野內觀察菌體鞭毛。實驗完畢后，分3步把鏡頭處理干凈，首先用檫鏡紙把鏡頭上的油檫掉，然后用去污劑把鏡頭上的殘留油跡檫干凈，最后用檫鏡紙檫一遍即可。
用生物攝影顯微鏡（YS100）觀察結果并拍攝圖片電腦保存。
2結論
2.1玻片洗滌 如玻片油污洗滌不干凈, 在制片時，菌液在斜面上滾動不易粘膜，在干燥的玻片上形成了一些斷斷續續的斑塊性菌膜 ,細菌鞭毛堆積成團, 鞭毛交叉粘連。說明洗滌玻片是鞭毛染色成功不可疏忽的問題之一。
2.2配方改進 將原配方牛肉膏5 g，增加為10 g，蛋白胨10 g，增加到為15 g，瓊脂1.8%~2.0%減少為1.5%。此配方提供了大量的維生素生長因素，使培養基營養更豐富，培養基硬度更適宜，斜面培養物明顯比原培養基豐厚得多，更利于枯草桿菌和粘質沙雷氏菌的鞭毛形成和生長，粘質沙雷氏菌，細菌不但鞭毛多，粗狀，鞭毛染色效果好，而且著色更容易而均勻。圖片背景淺褐色且非常干凈，見圖1。
圖1 粘質沙雷氏菌（周生鞭毛）×100
2.3鞭毛生長線 根據實驗結果劃分為4個生長期。鞭毛生長初期：當溫度為27℃時培養8 h，少數鞭毛生長短??；鞭毛生長期: 當溫度為29℃時培養10 h，大部分鞭毛生長細長；鞭毛生長最佳期: 當溫度為31℃時培養12 h，鞭毛生長多，粗狀，易著色且均勻，是鞭毛染色的最佳時期；鞭毛生長脫落期：當溫度為33℃時培養14 h，鞭毛開始大量脫落，不利于鞭毛染色。如圖2為枯草桿菌和粘質沙雷氏菌鞭毛生長線，實驗表明，若菌齡培養12 h，是鞭毛染色的最佳時期，其他大于或小于12 h都不利于鞭毛染色。
2.4菌液孵育 孵育溫度和時間是鞭毛染色成功的關鍵之一，細菌孵育
2.5水洗與媒染 如媒染后，用蒸餾水沖洗不充分，菌體鞭毛都變為深藍色，藍色背景并伴有大小不等的顆粒狀物；如媒染液用量過多，所產生的染液氣泡，在背景中形成許多灰白色的斑塊，且伴有大小不等的顆粒狀物，把握上述情況影響了制片效果。
參考文獻：
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[2]王桂萍,朱陶,王宜磊,等.優化的細菌鞭毛染色技術[J].微生物學雜志,2007.
基因編輯技術范文第4篇
高壓交流變頻調速技術是一種主要用于交流電動機的變頻調速技術，其技術和性能勝過其它任何一種調速方式(如降壓調速、變極調速等。315KW引風機日常運行風量調節為入口擋板調節方式，入口擋板開度最大不到70%左右，該方式不能及時調節，運行效率低，節流損失大，電機啟動時會產生5～7倍的沖擊電流，對電機造成損害。為此，采用變頻調節方式對風機系統進行改造，將1#引風機改為變頻驅動，風量由手動給定4～20mA信號調節，以減少溢流和節流損失，提高系統運行的經濟性。
一、引風機變頻調速節能技術
(1)節能原理。當采用變頻調速時，可以按需要升降電機轉速，改變風機的性能曲線，使風機的額定參數滿足工藝要求，根據風機的相似定律，變速前后風量、風壓、功率與轉速之間的關系為:Q1/Q2=N1/N2;H1/H2=(N1/N2)2;P1/P2=(N1/N2)3
式中:Q1、H1、P1—風機在N1轉速時的風量、風壓、功率;Q2、H2、P2—風機在N2轉速時相似工況下的風量、風壓、功率。
假如轉速降低一半，即:N2/N1=1/2，則P2/P1=1/8，可見降低轉速能大大降低軸功率達到節能的目的。當轉速由N1降為N2時，風機的額定工作參數Q、H、P都降低了。也就是說當轉速降低時，額定工作參數相應降低，但效率不會降低，有時甚至會提高。因此在滿足操作要求的前提下，風機仍能在同樣甚至更高的效率下工作。降低了轉速，風量就不再用關小風門來控制，風門始終處于全開狀態，避免了由于關小風門引起的風力損失增加，也就避免了總效率的下降，確保了能源的充分利用。當采用變頻調速時，50Hz滿載時功率因數為接近1，工作電流比電機額定電流值要低，這是由于變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用，可以為電網節約容量20%左右。
(2)擋板控制。擋板調節就是利用改變管道閥門的開度，來調節風機的流量。擋板調節時，風機的功率基本不變，風機的性能曲線不變，而管道阻力特性曲線發生變化，風機的性能曲線與新的管道阻力特性曲線的交點處就是新的工作點。(見圖1)
(3)變頻控制。變頻調節就是利用改變性能曲線方法來改變工作點，變速調節中沒有附加阻力，是比較理想的一種調節方法。通過變頻器改變電源的工作頻率，從而實現對交流電機的無級調速。風機采用變速調節時，其效率幾乎不變，流量隨轉速按一次方規律變化，而軸功率按三次方規律變化。同時采用變頻調節，可以降低泵和風機的噪聲，減輕磨損，延長使用壽命。(見圖2)。
二、節能分析計算
(1)變頻調速系統回路。見圖3。6KV電源經變頻裝置輸入接觸器KM1到高壓變頻調速裝置，變頻裝置輸出經出線接觸器KM5送至電動機1;或6KV電源經變頻裝置輸入接觸器KM2到高壓變頻調速裝置，變頻裝置輸出經出線接觸器KM6送至電動機2;6KV電源還可以經旁路接觸器KM3和KM4直接起動電動機1和電動機2。
(2)互鎖。接觸器KM1和KM2互相閉鎖，即KM1和KM2不能同時閉合;接觸器KM5和接觸器KM6互相閉鎖，即KM5和KM6不能同時閉合;接觸器KM5和接觸器KM3互相閉鎖，即KM5和KM3不能同時閉合;接觸器KM6和接觸器KM4互相閉鎖，即KM6和KM4不能同時閉合;接觸器KM1和接觸器KM6互相閉鎖，即KM1和KM6不能同時閉合;接觸器KM2和接觸器KM5互相閉鎖，即KM2和KM5不能同時閉合;
(3)節能效果分析計算。由于在運行過程中，爐側需根據機組負荷變化的要求調機完成過程控制量的調節，且風機運行性能指標一致，可以對引風機運行數據分別合并處理，并且采用流量百分比和擋板開度之間關系的變化趨勢曲線對引風機的變頻功耗進行計算。Pd:電動機功率;U:電動機輸入電壓6kV;I:電動機輸入電流28 A;COSφ:功率因數0.85。計算公式:Pd=1.732×U×I×COSφ;①單臺工頻功耗計算。Pd=1.732×6×28×0.85=247.33(kW)(包含管道縮口及擋板節流損失)。②單臺變頻功耗計算。根據流體力學原理，風機風量與電機轉速及電機功率存在一定的關系:Q1/Q2=n1/n2;H1/H2=(n1/n2)2;P1/P2=(n1/n2)3。其中:Q1實際流量，Q2額定流量，Q為風量;H為風壓;P為電機軸功率;n為電機轉速;將現場運行數據代入P1/P2=( Q1/Q2)3，得(85000/188730)3=P1/315，p1=28.67KW;變頻器網側功耗Pb=P1/ηb=28.67/0.92=31.16KW;單臺計算節電率:(ΔP/ Pd)*100%=(247.33-31.16/247.33)=87%;單臺實現節電率:變頻運行時電動機平均電流Ig為12A。1-(Ib/Is)*100%=1-(12/28)=57%;變頻改造后的效益:年節約電量=引風機臺數*單臺變頻節電率*單臺工頻功率*年運行小時=57%*247.33*5400=761281.74(KWh)。按工廠0.5717元/kWh計算，每年可節約電費761281.74*0.5717=435224.7元。
三、結束語
高壓變頻裝置在二甲醇引風機上的應用，可實現電機軟啟動，延長電機使用壽命，引風機擋板全開，減少風道振動與磨損。2009年對一甲醇轉化250KW引風機安裝高壓變頻調速系統后，目前設備運轉狀況良好，年可節約電能34萬元，節能效果明顯。
基因編輯技術范文第5篇
關鍵詞 變壓器；參數；確定；制作；要點
中圖分類號TM4 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）79-0184-02
輸出變壓器，作為高阻抗功放電路與低阻抗負載的阻抗變換器件，其主要任務是完成前后級的阻抗匹配，和單一頻率的電源變壓器比較，它的頻帶（20Hz～20kHz）要寬得多。其次為了使輸出的音頻信號在低頻段有較強的沖擊力；在高頻段有很好的穿透力和解析力，要求輸出變壓器一次側繞組的電感量要足夠大，整個繞組的匝間分布電容要足夠小。正是由于這些特點，要求音頻變壓器從選材、制作工藝、到參數的確定都與眾不同。
音頻變壓器有直流磁化型和無直流磁化型，在膽機功放電路中用得較普遍的還是無直流磁化型，這種給功放管屏級供電的變壓器由于上下繞組是對稱的，其線圈中的直流磁通正好抵消，因而屬于無直流磁化型，下面以推挽輸出無直流磁化型變壓器為例說明各項參數的確定方法。
如：有一功放電路需要一只音頻變壓器，要求輸出功率為60VA，變壓器一次側屏極至屏極的阻抗Rp=6000Ω，直流工作電流I=250mA，二次側的負載阻抗為4Ω和8Ω，頻率響應在50Hz～18kHz范圍內，效率η=0.8，根據要求確定變壓器的參數。
1輸出變壓器一次側電感量的計算
為了達到所要求的低端頻響，要求一次側線圈的電感量滿足設定頻率的下限值，可按下面的公式進行計算：
式中：Lp為一次側的電感量，單位為H；Rp為一次側的負載電阻，單位為Ω；fD為設計頻率的下限值，單位為HZ；MD為工作于下限頻率時允許的失真系數，通常取1.4左右。在實際運用中綜合考慮各種因素，可按下面的經驗公式計算
2鐵芯截面積的計算
鐵芯的截面積可通過下式求得：
式中Sc為鐵芯截面積，單位為cm2 ；Po為輸出功率，單位為VA。代入上面的數據得：
3一次側繞組匝數的計算
對于無直流磁化型輸出變壓器，其初級線圈、次級線圈都可按下式計算：
式中L為電感量，單位為H； lc為鐵芯磁路的長度， 通常lc為鐵芯中心舌寬的5.6倍（中心舌寬在鐵芯材料參數表中可以直接查出，也可以實際測量出來）；Sc 為鐵芯截面積，單位為cm2；μ為鐵芯導磁率（普通熱軋硅鋼片為400～500，冷軋硅鋼片為800～1000）本例中硅鋼片的導磁率μ取500，如所用鐵芯中心舌寬A取3.5cm ， Ic取19cm，將上面的數據代入則可以算出一、二側的數據。
4變壓器二次側繞組匝數的計算
其計算可按如下公式進行：
因變壓器的二次側有4Ω和8Ω兩個繞組，所以應該分別計算
0Ω～4Ω繞組的匝數為：
（匝）
0Ω～8Ω繞組的匝數為：
（匝）
5兩邊繞組線徑的計算
上面實例中提供的直流工作電流I=250mA，該電流為兩只功放管的工作電流，由于一次側變壓器線圈中既有直流又有交流，在計算導線直徑時，應該按照直流分量的平均電流計算。
I平均
一次側的導線直徑由下式計算：
二次側的導線直徑為：
最后需要說明的是上面關于輸出變壓器的計算并沒有考慮所有的因素，在實際制作中還需要從以下3個方面把控產品質量。
1）鐵芯的選擇
當變壓器在音頻范圍內工作時，無論是鐵損還是銅損都比工頻運用時的損耗高出許多，這些損耗將直接導致變壓器的傳輸效率降低，音頻功率損耗加大，輸出音頻功率無法達到設計要求。所以為了減小功放電路的功率損耗，可從減小變壓器的漏磁通入手，選用窗口截面積與橫截面積之比較小，鐵芯旁柱寬度等于橫截面中心柱寬度，中心柱兩側空位寬度等于旁柱寬度，且厚度為0.35mm以下的優質冷軋硅鋼片做鐵芯。
2）一二次側繞組的繞制
由于推挽功放電路是對稱性的，要求給兩只對管屏極供電的輸出變壓器的兩個一次側繞組也要對稱，另外為了提高功放電路的高端頻響，需要變壓器采用分層、分段、疊繞的方式繞制，即：輸出變壓器的一次側線圈要求以B+為中心端，將一次側線圈分為P1與P2兩組，每組各分成三段，上下相同，相鄰放置，同方向繞制，將二次側線圈分為二段夾于一次側中間。采用這種繞法的好處是各繞組的分布電容呈串聯連接，結果會使分布電容進一步減小，有利于提高上限頻率，擴展通頻帶。在繞制過程中，線一定要拉緊，但不一定要像機器繞制那樣整齊，允許少量亂層。二次側繞組盡量稀繞，不可像一次側那樣密繞，不管是一次側或是二次側所用的漆包線一定要選用高強度的漆包線 。切不可信手拈來隨便就用。
3）層間絕緣的處理
輸出變壓器的繞組之間、匝與匝之間具有交直流兩種電位差，疊加后的電壓峰值過大容易發生繞組擊穿現象，為了避免這種現象的發生，層間絕緣是必須做好的工作，通常的做法是每層繞組間墊入一層0.05mm厚的薄膜，如果有時間可以采用繞一層均勻刷一層快干漆，這樣既可以大大提高絕緣強度，又可以防止上下層導線相互嵌入增大線間電位差造成匝間短路的后果。變壓器繞制完成后應進行預先干燥，其目的是驅除鐵芯、繞組、絕緣材料中的水分，干燥過程中的溫度以絕緣材料的耐受溫度+10℃為宜，烘干時間設置4小時左右。烘干后待其冷卻到50℃～70℃時就可以浸漆。在浸漆過程中應充分浸透，等到漆槽中的氣泡停止20min后拿出、滴干余漆后，在70℃～80℃的環境中慢慢烘干。
總之，只有精雕細作，踏實做好每個環節，才能得到一件稱心如意的產品。
參考文獻
