轉基因技術的理論基礎來源于進化論衍生來的分子生物學?;蚱蔚膩碓纯梢允翘崛√囟ㄉ矬w基因組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片段被轉入特定生物中,與其本身的基因組進行重組,再從重組體中進行數代的人工選育,從而獲得具有穩定表現特定的遺傳性狀的個體。該技術可以使重組生物增加人們所期望的新性狀,培育出新品種。
“轉基因”這個在全球承受無盡爭議的詞匯,成為2014年“科學美國人”中文版《環球科學》雜志年度十大科技熱詞之一。而爭議的關鍵在于人類是否像自己所認為的那樣,已經可以代替上帝改造自然。畢竟人類曾經認為地球是宇宙的中心。
2015年1月13日,歐洲議會全體會議通過一項法令,允許歐盟成員國根據各自情況選擇批準、禁止或限制在本國種植轉基因作物。該法令還將提交歐洲理事會,如一切順利將于今春生效。
發展歷史
1974年,科恩(Cohen)將金黃色葡萄球菌質粒上的抗青霉素基因轉到大腸桿菌體內,揭開了轉基因技術應用的序幕。
1978年,諾貝爾醫學獎頒給發現DNA限制酶的納森斯(Daniel Nathans)、亞伯(Werner Arber)與史密斯(Hamilton Smith)時,斯吉巴爾斯基在《基因》期刊中寫道:限制酶將帶領我們進入合成生物學的新時代。
1982年,美國Lilly公司首先實現利用大腸桿菌生產重組胰島素,標志著世界第一個基因工程藥物的誕生。
1992年荷蘭培育出植入了人促紅細胞生成素基因的轉基因牛,人促紅細胞生成素能刺激紅細胞生成,是治療貧血的良藥。轉基因技術標志著不同種類生物的基因都能通過基因工程技術進行重組,人類可以根據自己的意愿定向地改造生物的遺傳特性,創造新的生命類型。同時轉基因技術在藥物生產中有著重要的利用價值。轉基因技術,包括外源基因的克隆、表達載體、受體細胞,以及轉基因途徑等,外源基因的人工合成技術、基因調控網絡的人工設計發展,導致了21世紀的轉基因技術將走向轉基因系統生物技術 2000年國際上重新提出合成生物學概念,并定義為基于系統生物學原理的基因工程與轉基因技術。
轉基因過程按照途徑可分為人工轉基因和自然轉基因,按照對象可分為植物轉基因技術、動物轉基因技術和微生物基因重組技術。
人工轉基因
將人工分離和修飾過的基因導入到生物體基因組中,由于導入基因的表達,引起生物體的性狀的可遺傳的修飾,這一技術稱之為轉基因技術(Transgene technology)。人們常說的“遺傳工程”、“基因工程”、“遺傳轉化”均為轉基因的同義詞。如今,改變動植物性狀的人工技術往往被稱為轉基因技術(狹義),而對微生物的操作則一般被稱為遺傳工程技術(狹義)。
經轉基因技術修飾的生物體在媒體上常被稱為“遺傳修飾過的生物體”(Genetically modified organism,簡稱GMO)。
自然轉基因
不是人為導向的,自然界里動物、植物或微生物自主形成的轉基因現象,例如慢病毒載體 里的乙型肝炎病毒DNA整合 到人精子細胞染色體上、噬菌體將自己DNA的插入到溶源細胞DNA上,農桿菌 和 花椰菜花葉病毒(CMV)等。
植物轉基因
植物轉基因是基因組中含有外源基因的植物。它可通過原生質體融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程技術獲得,有可能改變植物的某些遺傳特性,培育高產、優質、抗病毒、抗蟲、抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗除草劑等的作物新品種,如玉米稻 、北極鱷梨、轉基因三倍體毛白楊。而且可用轉基因植物或離體培養的細胞,來生產外源基因的表達產物,如人的生長激素、胰島素、干擾素、白介素2、表皮生長因子、乙型肝炎疫苗等基因已在轉基因植物中得到表達。
動物轉基因
動物轉基因就是基因組中含有外源基因的動物。它是按照預先的設計,通過細胞融合、細胞重組、遺傳物質轉移、染色體工程和基因工程技術將外源基因導入精子、卵細胞或受精卵,再以生殖工程技術,有可能育成轉基因動物。
通過生長素基因、多產基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生蟲基因、抗病毒基因等基因轉移,可能育成生長周期短,產仔、生蛋多和泌乳量高,轉基因超級鼠比普通老鼠大約一倍。生產的肉類、皮毛品質與加工性能好,并具有抗病性,已在牛、羊、豬、雞、魚等家養動物中取得一定成果。
但由于轉基因動物受遺傳鑲嵌性和雜合性的影響,其有性生殖后代變異較大,難以形成穩定遺傳的轉基因品系。因而,嘗試將外源基因導入線粒體,再送入受精卵中,由于線粒體的細胞質遺傳,其有性后代可能全都是轉基因個體,從而解決這一問題。
微生物重組
在所有轉基因技術中,以微生物基因重組技術應用最為寬泛和常見。
與動植物不同的是,微生物重組技術通常需要用到專門的重組基因載體——質粒。質粒是一種細胞質遺傳因子,因此具有不穩定的遺傳特性。但相比于動植物,微生物重組技術具有周期短、效果顯著、控制性強的特點,因而廣泛應用于生物醫藥和酶制劑行業。經過多年的理論奠基,現已在微生物領域中開發出酵母表達系統、大腸桿菌表達系統和絲狀真菌表達系統,其中畢赤酵母表達系統和大腸桿菌表達系統最受歡迎,具有表達效率高(外源蛋白占細胞總蛋白的10%至40%)、生產成本低的特點,一般常見的諸如胰島素、白細胞介素、α-高溫淀粉酶、重組人p53腺病毒注射液、啤酒酵母乙肝疫苗、抗生素、飼料用木聚糖酶、殼聚糖酶等都由這兩種表達系統生產的。
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