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15.4: 转基因生物
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15.4: 转基因生物

“转基因生物通过基因工程将不同物种的转基因基因作为其基因组的一部分。转基因可能是生物体基因的不同版本,也可能是基因组中不存在的基因。转基因通常是通过重组DNA和DNA克隆技术产生的。转基因细菌、植物和动物使科学家能够解决生物问题,并设计出切实可行的解决方案。”

创造转基因生物

科学家通过选择合适的技术,开始将转基因引入生物体基因组的过程。有几种生物、化学和物理方法可用于转基因。一种常见的生物学方法是病毒介导外源DNA导入宿主细胞基因组,称为转导。一种流行的化学方法使用磷酸钙 ( Ca3(PO4)2 )。该方法基于 Ca3(PO4)2/DNA沉淀的形成,以促进DNA与细胞结合并进入细胞。物理方法,如微量注射,是一种使用薄玻璃针将遗传物质手动插入细胞中的技术,通过强制方式人工引入DNA。

一旦进入细胞,转基因可以在DNA修复酶(即重组)的帮助下随机整合或整合到基因组的特定位置。然后,这些转基因细胞作为其基因组的一部分进行繁殖和复制,稳定地表达研究人员兴趣的基因。转基因可能无法整合到基因组中,因此只能诱导研究者兴趣基因的瞬时表达。通常,一个可选择的标记(如抗生素抗性基因)或一个报告基因(如 GFP) 与兴趣的基因一起被包含,这样就可以识别出成功整合转基因的细胞。

转基因可以引入动植物

在动物身上,转基因基因通常是通过显微注射插入到早期受精卵中。希望转基因将整合到生殖细胞中,成为配子(即卵子或精子)的生殖前体细胞,从而在所有发育中的有机体细胞中表达。此外,种系整合是可遗传的,这意味着转基因可以通过育种世代相传。转基因动物是回交的,后代与亲本交配,以产生转基因纯合的动物系。

植物转基因通常使用生物方法,如细菌载体传递,将外源DNA导入细胞。辐射根瘤菌(以前称为根癌农杆菌)是一种土壤细菌,能感染植物并将其质粒DNA整合到植物基因组中。科学家已经对放射性细菌进行了修饰,使质粒DNA能够携带转基因。植物组织样本与放射性细菌 R. radiobacter 一起培养,以允许感染和整合转基因。这些组织进一步在选择性培养基上培养,诱导芽和根的生长,直到新生的植物可以转移到土壤中。这些转基因植物被回交以产生高产的转基因植物。

转基因生物的实际应用

转基因生物在农业、科学、工业和医学上有着广泛的应用。例如,已生产出抗虫转基因植物,以提高产量和减少杀虫剂的使用(如Bt玉米);已将细菌设计用于生物医学研究和生产生物燃料;已将转基因动物用于制造药物,如人类蛋白质,并创建模型。关于人类疾病。科学家利用转基因植物、细菌和动物的力量来研究基因表达、创造所需的基因产品或促进有价值的特性。


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