❶ 转基因技术的技术原理
转基因技术的原理是将人工分离和修饰过的优质基因,导入到生物体基因组中,从而达到改造生物的目的。由于导入基因的表达,引起生物体的性状,可遗传的修饰改变,这一技术称之为人工转基因技术(Transgene technology)。
人工转基因技术就是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。具有不确定性。常用的方法和工具包括显微注射、基因枪、电破法、脂质体等。转基因最初用于研究基因的功能,即把外源基因导入受体生物体基因组内(一般为模式生物,如拟南芥或斑马鱼等),观察生物体表现出的性状,达到揭示基因功能的目的。 转基因植物是基因组中含有外源基因的植物。通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得,改变植物的某些遗传特性,培育优质新品种,或生产外源基因的表达产物,如胰岛素等。
在过去的二十年里,随着分子生物学各领域的不断发展,植物基因的分离、基因工程载体的构建、细胞的基因转化、转化细胞的组织培养、植株再生及外源基因表达的检测等各项技术日趋成熟和完善,有关植物基因工程的研究日新月异,许多以前根本不可能的基因转化工作在越来越多的植物上获得成功。
研究转基因植物的主要目的是提高多肽或工业用酶的产量,改善食品质量,提高农作物对虫害及病原体的抵抗力。常规的药用蛋白大部分是利用生化的方法提取或微生物发酵获得的,这类活性物质一般在活细胞中含量甚微,且提取过程复杂,成本高,远远满足不了社会的需要。应用转基因植物来生产这些药用蛋白,包括疫苗、抗体、干扰素等细胞因子,可以利用植物大田栽种的方式大量生产,大幅度降低生产成本,提高产量,还可以获得常规手段无法获得的药物。
利用植物来生产疫苗的最大优点是他可以作为食品直接口服。通过各种植物转基因技术将多台疫苗基因转入植物,从而得到表达多肽疫苗的转基因植物。随着抗体基因工程能将抗体基因(从小的活性单位到完整抗体的重、轻链基因)从单抗杂交瘤中分离出来,人们就开始想办法利用转基因植物来表达这些抗体。
1989年Hiatt将鼠杂交瘤细胞产生的抗体基因转入烟草细胞获得了植物抗体,并且发现植物抗体具有杂交瘤来源抗体同样的抗原结合能力,既有功能性。在这之后,全长抗体、单域抗体和单链抗体在转基因植物中均获得成功表达。用植物抗体进行局部免疫治疗将是一个引人瞩目的领域,应用高亲和性抗体进行局部治疗可以治愈龋齿及其它一些常见病。植物转基因可获得更多的新品种,蔬菜,水果,花卉都能够在保留其优良品质的情况下优化。 人工转基因动物就是基因组中含有外源基因的动物。它是按照预先的设计,融合重组细胞、遗传物质转移、染色体工程和基因工程技术将外源基因导入精子、卵细胞或受精卵,再以生殖工程技术,有可能育成转基因动物。
通过生长素基因、多产基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉精基因、角蛋白基因、抗寄生虫基因、抗病毒基因等基因转移,可能育成优良的可养殖品种。
基因动物是指用实验导入的方法将外源基因在染色体基因内稳定整合并能稳定表达的一类动物。1974年,Jaenisch应用显微注射法,在世界上首次成功地获得了SV40DNA转基因小鼠。其后,Costantini将兔-珠蛋白基因注入小鼠的受精卵,使受精卵发育成小鼠,表达出了兔β-珠蛋白;Palmiter等把大鼠的生长激素基因导人小鼠受精卵内,获得“超级”小鼠;Church获得了首例转基因牛。到目前为止,人们已经成功地获得了转基因鼠、鸡、山羊、猪、绵羊、牛、蛙以及多种转基因鱼。
还可将转基因动物作为生物工厂(Biofactories),包括,乳腺生物反应器和输卵管生物反应器等,如以转基因小鼠生产凝血因子IX、组织型血纤维溶酶原激活因子(t-PA)、白细胞介素2、α1-抗胰蛋白酶,以转基因绵羊生产人的α1-抗胰蛋白酶,以转基因山羊、奶牛生产LAt-PA,以转基因猪生产人血红蛋白等,这些基因产品具有高效、优质、廉价与相应的人体蛋白具有同样的生物活性,且多随乳汁分泌,便于分离纯化,基于系统生物学的发展,转基因系统生物技术-合成生物学成为不仅单基因而且多基因乃至基因组设计、合成与转基因的新一代生物技术。
但由于人工转基因动物,它们受遗传镶嵌性和杂合性的影响,其有性生殖后代变异较大,难以形成稳定遗传的转基因品系。因而,尝试从受体动物细胞中分离出线粒体,以外源基因对其进行离体转化,再将人工转基因线粒体导入受精卵,所发育成的人工转基因动物,雌性个体外培养的卵细胞与任一雄性个体交配或体外人工受精,由于线粒体的细胞质遗传,其有性后代可能全都是人工转基因个体。
❷ 转基因技术的原理是什么
答:转基因技术是利用现代生物技术,将人们期望的目标基因,经过人工分离、重组后,导入并整合到生物体的基因组中,从而改善生物原有的性状或赋予其新的优良性状。除了转入新的外源基因外,还可以通过转基因技术对生物体基因的加工、敲除、屏蔽等方法改变生物体的遗传特性,获得人们希望得到的性状。这一技术的主要过程包括外源基因的克隆、表达载体构建、遗传转化体系的建立、遗传转化体的筛选、遗传稳定性分析和回交转育等。
❸ 转基因植物是怎么种出来的
什么是转基因
通俗的说,就是一种生物体内的基因转移到另一种生物或同种生物的不同品种中的过程。一般来说转基因是通过有性生殖过程来实现的。例如,植物的花粉 (含有雄配子)通过不同的媒介由一个植物“跑”到另一种植物,或“跑”到同一种植物的另一个品种花朵里边的雌蕊(含有雌配子)上并与其杂交,这种杂交的过程就产生了基因的转移。同样,例如在猫这种动物中,不同品种和类型的猫进行交配后产生了与父母都不—样的仔代,就是由于产生了基因的转移。因此,转基因是大自然中每天都在发生的事情,只不过在自然界中,基因转移没有目标性,好的和坏的基因都可以一块转移到不同的生物个体。同时,通过自然杂交进行的转基因是严格控制在同一物种内(特别是在动物中),或是亲缘关系很近的植物种类之间。
人类为了要提高农作物的产量,改善农作物的品质和增强农作物的抗病虫、抗逆的能力,常常采用人工杂交、远缘杂交等方法来育种,希望将不同品种,甚至是野生近缘种中间的有益基因,转移到推广品种中间去。这种以人工杂交的方式进行转基因,增大了目的性,也培育出了成千上万的优良品种供人类食用。但是人工杂交的方法 ——转基因仍有许多局限,例如:不能在亲缘关系较远的物种之间转移基因,已转移的基因中仍有大量不需要的基因甚至是有害的基因,转基因的效率较慢等等。为了解决上述问题,科学家利用现代生物技术的方法,将我们所需要的基因进行定位,分离克隆,然后再将这个目的基因,通过载体转移到我们的目标生物品种中去。这种以生物技术的手段来转移基因的过程就是我们现在常常提到的转基因。它与自然的和传统通过人工杂交转移的基因没有本质上的区别,只是这种用生物技术来进行转基因有很强的目的性——只转移需要的基因,而将不需要和有害的基因统统拒之门外,这就大大地提高了转基因的效率和加快了品种改良的进程。同时,现代的转墓因技术还可以从亲缘关系较远的生物中的基因,甚至是人工合成的基因转移到我们需要的品种中,扩大了可利用的种质资源。
了解了基因以及转基因以后,就不难理解什么是转基因生物,什么是转基因食品了。我们目前所说的转基因生物 (植物或动物)就是利用转基因生物技术将分离克隆的单个或一组基因转移到某一种生物,这样的生物就是转基因生物,由这些转基因生物生产加工成的食品就称之为转基因食品。如转基因大豆及其制成的豆油、豆腐、酱油、豆豉等豆制品都是转基因食品。
通过上面的介绍,我们知道转基因生物是利用了一种高效生物技术将基因更有目的和更经济地转移到我们需要的目标生物中去。这种生物,如小麦、水稻、大豆、西红柿能提供人类所期望的更多更好的特性。当然,因为转基因技术和转基因产品目前还处在研究发展和完善的阶段,也可能存在着某些对人体和环境不利的因素。但有一点必须明确,凡是通过国家法律认可的转基因产品,都是经过国家级的食品安全检验,对于人体的健康在一般情况下应该是安全的。其实,据有关资料的报道,我国每年从美国进口的 1500 万吨大豆中有 60 %以上的都是转基因大豆。所以,我们也许已经食用了转基因大豆制品。到目前为止无论是在美国还是在中国,还没有见到一例因使用这些大豆及其产品而导致健康受损的情况报道。
❹ 如何实现转基因的成功
于转基因食品的相关新闻,我们听闻最多的便是有关其安全性的争论,我们很少听到有关这个话题的积极信息。下面我将会介绍十种通过转基因手段培育的作物,其中大部分可能你从未听说过的,这些作物的出现,让我们人类的生活更加的舒适、便利。我们解除了上帝给我们的“难题”!
1、不哭泣的洋葱
2008年,由科林·艾迪(Colin Eady)领导的新西兰研究小组生产、培育了一种洋葱 ,切割时不会让你哭泣。该研究小组,在洋葱基因组中插入一个单一的基因,下调洋葱酶的活动。这样品种的洋葱将不会刺激你的眼睛。
该转基因产品实现了两个目标:第一,洋葱不再让你的眼睛流泪,其次,转基因洋葱相比普通洋葱,将含有更多对健康有益的含硫物质。
2、黄金大米
2000年,瑞士科学家Ingo Potrykus和他的德国同事彼得·拜尔哈德(Peter Beyerhad)生产了一种大米,与其他大米不同,它含有丰富的维生素A原——胡萝卜素。维生素A的缺乏对贫穷地区的儿童造成了巨大的危害,估计每年会导致250,000-500,000名儿童失明。每年还有200万人死于其他与维生素A缺乏有关的疾病。
大部分贫穷国家还没有针对公民营养问题,研究出有效的维生素A补充手段。黄金大米改变了这样的局面,由于它的颜色,该产品被命名为黄金大米。 在完成大量试验后,菲律宾国际水稻研究所的研究人员证明,即使少量的大米也可以补充足够的维生素A,而且绝对安全。
3、紫色西红柿
2008年,一个小型国研究小组发表了一项研究,描述了他们如何将一种基因从景观植物转移到番茄中的技术,这使得番茄能够生产花青素,变成深蓝色。
他们后来在老鼠身上测试了它,并发现它可以防止老鼠患上癌症。这些西红柿由于其转基因生物的身份暂时未能广泛推广,意大利科学家通过复杂的种间杂交也培育出了类似的蓝色西红柿,该类西红柿是作物杂交的产物,已经通过安全性测试,在市场上可以买到。
4、有助于预防骨质疏松症的胡萝卜
2004年,一个美国研究小组将鼠耳水芹的CAX1基因转移到胡萝卜中,使得胡萝卜含有更多的有机结合钙。
2008年,他们进行了一项研究,以小鼠和30名志愿者为样本,在饮食中添加或则不添加这种胡萝卜。结果显示人类从改良胡萝卜中吸收的钙比常规胡萝卜多42%。这种胡萝卜能提高有机结合钙在靶组织中的生物利用度。
5、北极苹果
大家都知道,如果把一个苹果切成两半,过一段时间苹果就会变成棕色,这是氧气氧化了苹果中的相关物质的结果。2012年,加拿大科学家开始发布两种苹果品种,Golden Delicious和Granny Smith,并计划推出Gala和Fuji品种,所有品种均以北极苹果品牌命名。
这类具有非褐变特征的苹果正在逐渐获得商业认可。 这些苹果非褐变特征的原理和前面提到的洋葱不同:它不在苹果中转入新的基因,而是下调现有基因的活性。
❺ 转基因技术的基本原理
转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因,也可以是人工合成指定序列的基因片段。基因片段被转入特定生物中,与其本身的基因组进行重组,再从重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状,培育出新品种。
人们常说的"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"均为转基因的同义词。转基因技术的原理是将人工分离和修饰过的优质基因,导入到生物体基因组中,从而达到改造生物的目的。由于导入基因的表达,引起生物体的性状,可遗传的修饰改变,这一技术称之为人工转基因技术(Transgene technology)。
人工转基因技术就是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。具有不确定性。常用的方法和工具包括显微注射、基因枪、电破法、脂质体等。转基因最初用于研究基因的功能,即把外源基因导入受体生物体基因组内(一般为模式生物,如拟南芥或斑马鱼等),观察生物体表现出的性状,达到揭示基因功能的目的。
❻ 转基因技术的过程是什么请简述
首先获得需要待转生物个体的基因片段,有时会经过加工修饰,放入特殊的载体(这些载体通常都是一些病毒改造的),然后注射到表达的个体中,病毒载体就会将这个基因片段随机插入到被注射个体的基因组中,引起被注射生物体的性状可遗传的改变(能够正常遗传的几率是很低的)。不知道这样可以不