转基因是怎么回事(苹果转基因是怎么回事)转基因是怎么回事(苹果转基因是怎么回事)

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转基因是怎么回事(苹果转基因是怎么回事)

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近日又和朋友聊起了转基因的食物和转基因动物的一些事,就想起来前几年的转基因事件,尤其是孟山都基团,基本控制全球转基因的粮食种子,尤其是玉米大豆等,前几年著名央视主持人极力反对转基因,说怎么样等等。

什么是转基因生物?

GMO是“转基因生物”的缩写。基因改造其实已经存在了几十年,是创造一种具有特定特征的植物或动物的最有效和最迅速的方法。该技术是对DNA序列进行精确、具体的改变。不过要进行改造DNA之前,你需要知道改变的基因的具体功能,这样才能够达到目的,比如怎么样使得麦子玉米抗旱,以及水稻增产和品质更好。其实,改变DNA操控的技术已经发展了近40年。

20世纪70年代初,第一个基因工程生物是细菌。从那时起,转基因细菌成为实验室的主力,这些实验室对植物和动物进行基因改造。大部分的基础基因重组和修饰都是利用细菌进行设计和制备的,主要是大肠杆菌的一些变异,然后转移到目标生物上。

改变植物、动物或微生物基因的一般方法在概念上非常相似。然而,由于植物细胞和动物细胞之间的普遍差异,在具体的技术上存在一些差异。例如,植物细胞有细胞壁而动物细胞没有。

植物和动物基因改造的原因

转基因动物主要用于研究目的,它们通常被用作药物开发的生物系统模型。已经有一些转基因动物被开发用于其他商业目的,如荧光鱼作为宠物,转基因蚊子帮助控制携带疾病的蚊子。然而,这些都是相对有限的应用以外的基础生物学研究。到目前为止,还没有转基因动物被批准作为食物来源。不过,随着AquaAdvantage三文鱼通过审批程序,这种情况可能很快就会改变。

然而,对于植物来说,情况就不同了。虽然许多植物被改造用于研究,但大多数作物基因改造的目标是使植物品系具有商业或社会效益。例如,转基因作物能够提高对彩虹木瓜等致病害虫的抗性,或者能够在不适宜人类居住的、可能更冷的地区生长,那么产量就可以提高。成熟时间较长的水果,如无尽的夏季番茄,在收获后有更多的储存时间。此外,还研究出了增强营养价值的特性,如富含维生素A的黄金大米,或水果的效用,如不变色的北极苹果。


什么是基因?

在解释新基因是如何进入有机体之前,了解什么是基因是很重要的。

基因是产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列。基因支持着生命的基本构造和性能。储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。环境和遗传的互相依赖,演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、衰、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。因此,基因具有双重属性:物质性(存在方式)和信息性(根本属性)。

基因的DNA,是由四种碱基组成,即A、T、C、G;这些碱基连续的线性的形成DNA链的,可以被认为特定的蛋白质的代码,就像字母为一个句子一行文本代码。

蛋白质是由氨基酸以各种组合形式连接在一起的大型生物分子。当正确的氨基酸组合在一起时,氨基酸链折叠成一个特定形状的蛋白质,执行特定的功能或反应。生物主要是由蛋白质构成的。有些蛋白质是催化化学反应的酶,一些则将物质运输到细胞内,还有一些则充当开关,激活或关闭其他蛋白质或蛋白质连锁反应。因此,当一个新的基因被引入,它给细胞编码序列,使它能够制造一个新的蛋白质。

细胞如何组织它们的基因?

在植物和动物细胞中,几乎所有的DNA都排列成几条长链,缠绕成染色体。这些基因实际上只是组成染色体的DNA长序列的一小部分。每一次细胞复制,所有的染色体都首先被复制。这是细胞的中央指令集,每个子代细胞都有一个副本。

因此,要引入一种新的基因,使细胞能够产生一种赋予特定特征的新蛋白质,只需要在一条长染色体链上插入一点DNA。一旦插入,当任何子细胞像其他基因一样复制时,DNA将被传递给它们。

事实上,某些类型的DNA可以被保存在与染色体分离的细胞中,并且可以利用这些结构引入基因,因此它们不会整合到染色体DNA中。然而,用这种方法,由于细胞的染色体DNA改变了,通常不会在所有细胞中保持几次复制后。对于永久性的和可遗传的基因修饰,例如那些用于作物工程的过程,染色体修饰被使用。

如何植入新基因?

基因工程就是将一个新的DNA碱基序列(通常对应于一个完整的基因)插入到生物体的染色体DNA中。这在概念上似乎很简单,但是在技术上,它变得有点复杂。在正确的环境下,将正确的DNA序列和正确的信号输入染色体,使细胞能够识别它是一个基因,并利用它来制造一种新的蛋白质,这涉及到许多技术细节。

基因工程需要具备以下的一些关键要素:

首先,需要一个基因。这意味着你需要带有特定碱基序列的物理DNA分子。传统上,这些序列是直接从生物体中使用一些生物学技术中的获得的。如今,科学家可以通过利用A、T、C、G简单的化学物质人工合成,而不是从有机体中提取DNA。一旦获得了这个序列,就可以把它插入到一个类似于小染色体的细菌DNA片段(质粒)中,由于细菌可以快速复制,因此可以根据需要制造出尽可能多的基因。

其次,提供标记基因。除了要插入的主基因外,通常还需要第二个基因来提供标记或选择。第二个基因本质上是用来识别包含该基因的细胞的工具。

最后,有必要有一种传递新DNA的方法。简单理解,就是如何进入细胞。有很多方法可以做到这一点。

对于植物,最常用的是基因枪方法。将直径4um的钨粉或金粉在供体DNA中浸泡,然后用基因枪将这些粒子打入细胞、组织或器官中,具有一次处理多个细胞的优点,但转化效率较低。对于动物细胞,有许多转染试剂可以包裹或合成DNA,使其能够通过细胞膜。DNA与经过修饰的病毒DNA拼接在一起也很常见,后者可作为基因载体携带基因进入细胞。经过修饰的病毒DNA可以与正常的病毒蛋白包裹在一起,形成一种假病毒,这种方法形成的假病毒,也可以感染细胞并插入携带该基因的DNA,但不能复制形成新的病毒。

转基因技术自被科学家研制出来了已经应用几十年,应用范围甚广,现在几乎所有的生物和医学实验室每天都在应用这项技术,尤其是一些转基因动物,已经成为人类开发疫苗和药物的必备材料,因为很多研发没有办法在人身上做实验,必须先在动物身上验证安全之后才能继续进一步研究。

转基因技术,是一个双刃剑,关键是看人们怎么应用,用得好对人类文明社会起到推动作用!

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