转基因一般指转基因技术。转基因技术是指利用技术将特定的外源目的基因转移到受体生物中。

利用现代生物技术手段达到预期目标的技术体系被称为“基因工程”或“遗传工程”。通常将植物基因工程称为“转基因技术”,所获得的产品被称为转基因植物或转基因作物,有时也使用“遗传修饰生物”或“工程作物”等名称。

基本信息

简介

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DNA片段。

DNA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。

发展历程

1953年,沃森(Watson JD)和克里克(Crick FHC)首次提出了DNA的双螺旋结构模型和半保留复制假说  。

1966年,美国科学家尼伦伯格(Nirenberg MW)等破译了全部遗传密码,宣告了分子生物学的诞生。随着DNA限制性内切酶和DNA连接酶等工具酶的相继发现,为体外遗传操作提供了便利的工具。

1972年,美国科学家波义尔(Boyer HW)和博格(Berg P)等成功实现了将不同来源的两段DNA拼接在一起的工作,标志着DNA重组技术的诞生  。

1974年,莫洛(Morrow JF)等率先在大肠杆菌中表达真核生物基因 。

1978年,又实现了人脑激素和人胰岛素基因在大肠杆菌中的表达 。

1983年,科学家首次完成了对植物(烟草)的遗传改造 。

技术原理

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。

技术应用

领域

转基因技术已广泛应用于医药、工业、农业、环保等领域。

植物

技术:植物转基因技术是采用克隆等方式,在受体细胞中置入外源DNA,代表性的使用方式如载体介导法、DNA直接摄取法。当前,应用最广泛,效果最理想的就是农杆菌介导法,该种方式是利用发根农杆菌等作为载体,在植物细胞中植入农杆菌,以实现细胞转化的目的。

农业:转基因生物技术可以加快农作物的生长速度、增强抗病性、增加产量、增强对环境的适应能力、增强抵抗除草剂和杀虫剂的能力。全世界进入田间试验的转基因植物已超过500种,但国内转基因食品的范围还比较小。

优点:提高农作物产量,解决粮食短缺问题,减少环境污染;延长果蔬产品的保鲜期;改善食品的口味和品质;利用转基因技术可生产有利于健康和抗疾病的食品。

弊端:可能威胁生物多样性,破坏生态平衡;转基因食品可能具有毒性;兼顾食品本身原有的全部营养成分有难度。注意:此处的危害,均为猜测,至今为止,从未有任何证据表明植物转基因植物被人类使用之后,产生危害。

动物

技术:显微注射法就是利用玻璃针将DNA注入到动物胚胎细胞核,再将DNA移植到动物体,使其正常发育,是早期常用的动物转基因技术。体细胞核移植法就是先在体外来培养细胞,筛选优质基因,再将其移植到卵细胞,再移植至母体之中。

医学:医学中转基因技术的应用范围很广。动物转基因技术可以创造诊断和治疗人类疾病的动物模型,可克服单纯依靠自然突变体的局限。转基因技术还应用于蛋白质多肽药物的生产,如生产胰岛素、干扰素、免疫球蛋白、促红细胞生成素、尿激酶、人血红蛋白、人表皮生长因子、粒细胞等等珍稀药物;还可利用动植物生产疫苗,主要包括乙肝表面抗原基因,口蹄疫病毒蛋白基因,狂犬病病毒G蛋白基因等。转基因植物还可以生产功能性抗体以及生产工业上常用的糖类和工业用酶和脂肪等。

工业:工业领域的应用主要指在食品工业中的应用主要包括:对工业发酵食品菌种如酵母菌和乳酸菌的改良;生产食品添加剂和加工助剂;制造有益于人类健康的保健成分或有效因子,携带不同目的基因的转基因动植物可以成为人类治疗各种疑难杂症的资源丰富的药库。

渔业:利用转基因技术可以改善鱼类养殖性能,增强其抗寒抗病能力,已有多种哺乳类和鸟类的基因被成功地整合到鱼类的基因组中,使转基因鱼的肌肉蛋白含量和饲料转换率明显提高,生长速度加快。此外还可以生产医药制品,譬如将人胰岛素基因导入斑马鱼卵子中,其受精孵化后可生成胰岛素产物。还可利用转基因技术培养观赏鱼等用途。

畜牧业:转基因技术在畜牧业有着广阔的应用前景。首先可以改良畜禽生产性状。通过转基因技术,可使动物自身合成某些氨基酸,改变其生长调节系统,促进其生长性能,提高饲料的利用效率和缩短生长周期等。其次转基因技术的应用可以提高畜禽抗病能力。对于某些疾病,如果可以从抗该病的动物中提取有关基因,将其转移给易感动物品种,则有希望培育出抗该病的品种。此外,可将病原体致病基因的反基因导入畜禽细胞,使病原体所产生的mRNA不能表达,从而起到抗病作用。

环境保护:“DNA探针”可以十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染,且不易因环境污染而大量死亡,甚至还可以吸收和转化污染物。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类,用基因工程培育成功的“超级细菌”可以分解石油中的多种烃类化合物,有的还能吞食转化汞、镉等重金属,分解DDT等毒性物质 。

优点:丰富物种。

弊端:强生命力的动物,进入到自然环境中的时候,会严重破坏生态体系。

人类

人类通过转基因技术实际上是能够整体变强的,不能为大众接受,其实还是因为技术昂贵,能享受到基因工程福利的只会是权贵阶层。这便会进一步导致权贵阶层与平民阶层越加固化。

人体转基因开始应用的话,权贵阶层中老年人寿命大幅度增长,财富与权力继承,权贵们的后代聪明、美貌、健康。而且,权贵们的这种优势逐代递增,而平民阶层便会永久成为贱民,他们的后代也是。

参考资料

1、转基因食物会让你转基因?·[TA说·知识分子·2018年5月15日]

2、转基因食品探索之旅·[视频·哔哩哔哩·小N考察转基因·2016年11月04日]

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