高中生物研究性学习——什么是转基因
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转基因的基础知识目录1. 转基因概述 (2)1.1 转基因的定义 (2)1.2 转基因技术的发展历史 (3)1.3 转基因技术的分类 (4)2. DNA及基因的介绍 (5)2.1 DNA的结构与功能 (7)2.2 RNA和基因表达 (8)2.3 基因的识别和分离 (9)3. 转基因的方法学 (10)3.1 直接基因运输法 (12)3.1.1 显微吸管法 (13)3.1.2 电穿孔法 (14)3.1.3 粒子轰击转化法 (15)3.2 载体介导的转基因技术 (16)3.2.1 病毒载体 (17)3.2.2 细菌载体 (18)3.2.3 人工染色体载体 (19)3.3 基因编辑与基因驱动 (20)4. 转基因伦理与法律考量 (22)4.1 转基因伦理争议 (24)4.2 转基因法律法规现状 (25)4.3 公众认知与消费者权利 (26)5. 转基因在农业中的应用 (27)5.1 转基因作物开发 (28)5.2 转基因农作物的益处与风险 (30)5.3 转基因作物的常见类型 (31)6. 转基因在生物医药领域的应用 (32)6.1 基因治疗 (33)6.2 基因工程用于疫苗与药物 (34)6.3 转基因动物模型 (36)7. 转基因的未来趋势 (37)7.1 新基因编辑工具的发展 (38)7.2 转基因技术的精确性与安全性提升 (40)7.3 生态系统平衡与生物多样性保护 (41)7.4 全球化与转基因的国际合作 (42)1. 转基因概述又称基因工程,是一项革新性的生物技术,通过基因操作改变生物遗传物质,赋予其新的特性或增强现有特性。
核心原理是将目标基因(如抗病基因、抗虫基因、提高营养价值等)从一个生物体(供体生物)分离并插入到另一个生物体的基因组中(受体生物),从而改变受体生物的基因组成。
这一过程能够使受体生物获得新的功能,例如抵抗特定病害、耐受农药、提高产量、增强营养价值等。
转基因技术广泛应用于农业、医药、环境保护等领域,对人类生活产生了深远影响。
植物转基因原理与技术植物转基因原理与技术转基因是指通过基因工程技术将外源基因导入到受体细胞中的过程。
微生物和动物细胞转基因开展较早,技术也比较成熟,相对动物和微生物转基因来说,植物转基因开展较晚。
自1984年获得第一株转基因烟草以来,近二十年的时间里在数百种植物中获得成功。
下面就植物转基因的原理和常见技术做一简单介绍。
原理根据植物细胞能再生成植株的全能性,利用生物媒介或其他物理化学的方法和技术将外源基因导入受体细胞并且整合到基因组中,通过组织培养获得完整植株。
在培养过程中为了筛选阳性转基因植物往往采用植物敏感的抗生素进行筛选,最后经过分子生物学和生理方面的检测来鉴定抗性生根的植株是否是真正的转基因植物。
以技术为媒介,一个植物转基因系统必然涉及到外源基因和受体细胞。
外源基因可以是克隆到质粒等载体中的或是未经克隆的裸露基因。
受体细胞根据转基因技术和植物的类型的不同,可以选择外植体,愈伤组织,原生质体等。
一个好的转基因受体细胞应该是具有高效稳定的再生能力,并且能接受外源基因的整合,并对选择抗生素敏感的无性繁殖系。
植物转基因流程图如下所示。
外植体)愈伤组织瞬时表达外源基因植物受体细胞原生质体生殖细胞稳定表达获得抗性生根转基因苗转基因植物的检测和鉴定(PCR, Southern blot ,Northern blot,生理指标鉴定等)技术就植物转基因技术而言可以根据转化系统的原理分为三大系统:载体转化技术,直接转化技术和种质转化技术。
下面分别叙述。
一载体转化技术载体转化技术是指通过农杆菌的Ti 或Ri质粒,植物病毒的DNA或RNA等生物载体介导基因进入并整合到植物基因组上的方法。
其中土壤农杆菌转化系统是目前研究最为清楚而且转化最成功的方法。
病毒载体转化系统的研究也取得一些成就。
土壤农杆菌是一类浸染受伤植物并且形成冠瘿瘤的革兰氏阴性菌。
它的致瘤能力来源于存在于细胞内的Ti(tumour-induced)质粒。
生物研究性学习课题湖塘实验中学生物研究性学习课题方案1年级11班报告:本次研究性学习的课题是《转基因食品的安全性》。
此课题的意义在于让学生们能够明白所谓的转基因食品就是利用现代分子生物技术,将某些生物的基因转移到其他物种中去,改造生物的遗传物质,使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。
食用转基因食品的安全性:转基因食品是利用新技术创造的产品,从世界上最早的转基因作物(烟其实,转基因的基本原理也不难了解,它与常规杂交育种有相似之处。
杂交是将整条的基因链(染色体)转移,而转基因是选取最有用的一小段基因转移。
因此,转基因比杂交具有更高的选择性。
也就是说,通过基因工程手段将一种或几种外源性基因转移至某种生物体(动、植物和微生物),并使其具有效表达出相应的产物(多肽或蛋白质),这样的生物体作为食品或以其为原料加工生产的食品。
也是一种新生事物,人们自然对食用转基因食品的安全性有疑问。
其实,最早提出这个问题的人是英国的阿伯丁罗特研究所的普庇泰教授。
1998年,他在研究中发现,幼鼠食用转基因土豆后,会使内脏和免疫系统受损。
这引起了科学界的极大关注。
随即,英国皇家学会对这份报告进行了审查,于1999年5月宣布此项研究“充满漏洞”。
1999年英国的权威科学杂志《自然》刊登了美国康乃尔大学教授约翰〃罗西的一篇论文,指出蝴蝶幼虫等田间益虫吃了撒有某种转基因玉米花粉的菜叶后会发育不良,死亡率特别高。
目前尚有一些证据指出转基因食品潜在的危险。
但更多的科学家的试验表明转基因食品是安全的。
赞同这个观点的科学家主要有以下几个理由。
首先,任何一种转基因食品在上市之前都进行了大量的科学试验,国家和政府有相关的法律法规进行约束,而科学家们也都抱有很严谨的治学态度。
另外,传统的作物在种植的时候农民会使用农药来保证质量,而有些抗病虫的转基因食品无需喷洒农药。
还有,一种食品会不会造成中毒主要是看它在人体内有没有受体和能不能被代谢掉,转化的基因是经过筛选的、作用明确的,所以转基因成分不会在人体内积累,也就不会有害。
转基因的概念转基因 (Genetically Modified Organism, GMO) 指的是在实验室中通过基因工程技术将一个或多个外源基因植入到一个生物体的染色体中,使其拥有原先没有的特定性状或特质的生物。
近年来,转基因技术已经广泛应用于农业、医药、工业和环境等多个领域。
下面是转基因相关的一些知识点:一、转基因的发展历程转基因技术自20世纪70年代问世以来,经过不断的发展和完善,已经成为现代生物技术的重要组成部分。
随着转基因作物和转基因生产技术的不断完善和应用,转基因技术已经逐渐渗透到人们的日常生活中。
目前转基因技术应用最广泛的领域是农业。
二、转基因的优点和缺点转基因作物对于农业生产有着诸多的优点,如提高了作物产量,增强了作物的耐病及抗虫性,同时还能够改进作物的口感和品质。
但是,由于对于转基因作物的安全性存在争议,转基因技术也引起了一些质疑。
转基因作物可能会增加对环境的污染风险,同时可能会对人类健康产生潜在风险。
三、转基因的应用领域除了农业领域,转基因技术还可以应用于医药领域和工业领域。
在医药领域,转基因技术可以被用于生产人类蛋白质和其他生物制品,治疗一些慢性疾病如糖尿病、心血管疾病、癌症等。
在工业领域,转基因技术可以被应用于生产高强度的酶、蛋白质,制备纤维素醇等。
四、全球转基因的分布和法律法规目前,全球超过30个国家种植着转基因作物。
其中,美国、加拿大、阿根廷、巴西、印度等国家是最大的转基因作物生产国。
在转基因技术的法律法规方面,许多国家都颁布了相关法律,以规范和管理转基因技术的安全性和风险。
总之,转基因技术的应用已经深入到我们的生活中。
虽然转基因带来的优点和缺点各有不同,但是在推广和应用转基因技术的同时,也需要更加加强对其安全性风险的管理和监管。
转基因知识点总结一、转基因技术的原理转基因技术是通过将外源基因导入目标生物体的染色体中,使其表现新的特性或功能。
这个过程包括以下几个步骤:基因的识别、克隆、导入、筛选和鉴定。
1. 基因的识别首先,科学家们需要从外部环境中寻找到与目标特性相关的基因。
这个基因可能来源于其他生物体,也可以是由人工合成的。
一旦找到了合适的基因,就需要对其进行分离和纯化,以便进一步的操作。
2. 基因的克隆接下来,科学家们需要复制这个基因,以便在后续的实验中进行操作。
这个过程通常通过PCR(聚合酶链式反应)或者其他克隆技术来实现。
一旦得到了足够多的基因拷贝,就可以进行下一步的操作。
3. 基因的导入在得到了目标基因的大量拷贝之后,科学家们需要找到一种途径将其导入到目标生物体的染色体中。
这个过程通常通过质粒导入、病毒感染、基因枪法等技术来实现。
一旦成功地将基因导入到目标生物体中,就需要进行后续的筛选和鉴定。
4. 基因的筛选和鉴定一旦将外源基因导入到目标生物体的染色体中,就需要进行筛选和鉴定,以确认目标基因已经被成功导入并发挥了预期的功能。
这个过程通常通过PCR、Southernblotting、Northernblotting等技术来实现。
一旦确认了目标基因已经被成功导入并表现了预期的功能,就可以进行后续的实验。
二、转基因技术的应用转基因技术在农业、医学、工业等领域都有着广泛的应用。
在农业领域,转基因作物可以抗病虫害、耐逆境、提高产量、改良品质等方面有着显著的优势;在医学领域,转基因技术可以用于治疗疾病、生产药物、疫苗等方面;在工业领域,转基因微生物可以生产生物燃料、化工产品等。
总的来说,转基因技术为人类的生产生活带来了诸多益处,同时也带来了一些新的问题和挑战。
1. 农业转基因作物可以抗病虫害、耐逆境、提高产量、改良品质等方面有着显著的优势。
比如,转基因水稻可以抗虫、耐盐碱、提高产量;转基因玉米可以抗虫、耐除草剂、提高产量;转基因大豆可以抗除草剂、提高产量等。
转基因生物概述转基因生物,又称改性活生物体、遗传饰变生物,常见英文缩写为GMOs(Genetically Modified Organisms)。
1. 有关转基因的几个定义转基因技术:指用人工分离和修饰过的外源基因导入生物体的基因组中,从而使生物体的遗传性状发生改变的技术,包括外源基因的克隆、表达载体构建、重组DNA导入受体细胞,受体细胞的筛选以及目的基因的检测和表达等。
转基因生物是指利用基因技术改良的生物体,即为了达到特定的目的而将DNA进行人为改造的生物,包括转基因微生物、转基因植物和转基因动物,目前批准商业化生产的转基因产品主要是转因基植物及其加工品。
转基因食品是以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的产品,它可以是活体的,也可以是非活体的。
生活中最常见的几种转基因食品包括:西红柿,大豆,玉米,大米,土豆等。
2. 转基因产品的类型按转基因的功能大致可以分为6类。
1.增产型。
农作物增产与其生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等因素密切相关,故可转移或修饰相关的基因达到增产效果。
2.控熟型。
通过转移或修饰与控制成熟期有关的基因可以使转基因生物成熟期延迟或提前,以适应市场需求。
最典型的例子是延熟速度慢,不易腐烂,好贮存。
3.高营养型。
许多粮食作物缺少人体必需的氨基酸,为了改变这种状况,可以从改造种子贮藏蛋白质基因入手,使其表达的蛋白质具有合理的氨基酸组成。
现已培育成功的有转基因玉米、土豆和菜豆等。
4.保健型。
通过转移病原体抗原基因或毒素基因至粮食作物或果树中,人们吃了这些粮食和水果,相当于在补充营养的同时服用了疫苗,起到预防疾病的作用。
有的转基因食物可防止动脉粥样硬化和骨质疏松。
一些防病因子也可由转基因牛羊奶得到。
5.新品种型。
通过不同品种间的基因重组可形成新品种,由其获得的转基因食品可能在品质、口味和色香方面具有新的特点。
6.加工型。
由转基因产物作原料加工制成,花样最为繁多。
3. 转基因技术与传统技术的关系转基因技术与传统技术其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。
====================什么是转基因=======================学科:生物课题名称:什么是转基因组长:成员:指导老师:日期:研究性学习课题开题报告年月日时间安排:确定课题并且进行组员分工。
:实地调查,记录数据。
:汇总数据,交流。
:得出结论,拟定报告。
什么是转基因转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。
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。
经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。
转基因技术的源头根据绿色和平的调查,当前世界上绝大多数的转基因作物研发的相关技术都已经被[1]等少数公司所控制,而且这些生物巨头已经通过专利技术和国际公约,攻陷了一些国家的粮食控制权。
现在阿根廷国内种植的大豆99%以上都已经是孟山都公司的转基因大豆,阿根廷的农民不仅要为这些转基因大豆付出额外的费用,而且从此陷入了法律诉讼的泥沼。
孟山都公司已经实际上垄断了阿根廷的大豆市场和大豆种子的销售,从中获取了巨额利润。
据称,孟山都公司在多件有关其产品的危害性方面涉嫌造假,并造成了多起人畜疾病和死亡事件。
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转基因转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的形状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。
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。
经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。
Genetically Modified——转基因,简称GM。
是指运用科学手段从某种生物中提取所需要的基因,将其转入另一种生物中,使与另一种生物的基因进行重组,从而产生特定的具有变异遗传性状的物质。
利用转基因技术可以改变动植物性状,培育新品种。
也可以利用其它生物体培育出期望的生物制品,用于医药、食品等方面。
转基因技术转基因技术就是将人工分离和修饰过的基因导入到目的生物体的基因组中,从而达到改造生物的目的。
常用的方法包括显微注射、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转基因生物经转基因技术修饰的生物体,在媒体上常被称为Genetically Modified Organism——遗传基因被改造修饰过的生物体,或者叫做转基因生物,简称GMO。
性状,达到揭示基因功能的目的。
转基因食品跨国食品公司,通过基因改造技术(转基因技术),制造出基因改造食品(转基因食品),因其安全性未确定,尚有争议。
通常的做法是,向农作物体的遗传细胞核内的DNA螺旋结构内注入特定转基因物质,使之具有特定的遗传特性。
通常是注入转Bt基因和转Ht基因。
转Bt基因,使农作物具有抗病虫害的特性。
转Ht基因,使农作物具有抗除草剂的特性。
转基因技术的发展将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中,由于导入基因的表达,引起生物体的性状的可遗传的修饰,这一技术称之为转基因技术(Transgene technology)。
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。
经转基因技术修饰的生物体在媒体上常被称为"遗传修饰过的生物体"(Genetically modified organism,简称GMO)。
转基因1974年,波兰遗传学家斯吉巴尔斯基(Waclaw Szybalski)称基因重组技术为合成生物学概念,1978年,诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯(Daniel Nathans)、亚伯(Werner Arber)与史密斯(Hamilton Smith)时,斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道:限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。
转基因技术,包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞,以及转基因途径等,外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展,导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术 - 2000年国际上重新提出合成生物学概念,并定义为基于系统生物学原理的基因工程与转基因技术。
转基因技术与传统技术的关系自从人类耕种作物以来,我们的祖先就从未停止过作物的遗传改良。
过去的几千年里农作物改良的方式主要是对自然突变产生的优良基因和重组体的选择和利用,通过随机和自然的方式来积累优良基因。
遗传学创立后近百年的动植物育种则是采用人工杂交的方法,进行优良基因的重组和外源基因的导入而实现遗传改良。
因此,转基因技术与传统技术是一脉相承的,其本质都是通过获得优良基因进行遗传改良。
但在基因转移的范围和效率上,转基因技术与传统育种技术有两点重要区别。
第一,传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移,而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制。
第二,传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行,操作对象是整个基因组,所转移的是大量的基因,不可能准确地对某个基因进行操作和选择,对后代的表现预见性较差。
而转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因,功能清楚,后代表现可准确预期。
因此,转基因技术是对传统技术的发展和补充。
将两者紧密结合,可相得益彰,大大地提高动植物品种改良的效率。
转基因食品种类为了提高农产品营养价值,更快、更高效地生产食品,科学家们应用转基因的方法,改变生物的遗传信息,拼组新基因,使今后的农作物具有高营养、耐贮藏、抗病虫和抗除草剂的能力,不断生产新的转基因食品。
第一类,植物性转基因食品植物性转基因食品很多。
例如,面包生产需要高蛋白质含量的小麦,而目前的小麦品种含蛋白质较低,将高效表达的蛋白基因转入小麦,将会使做成的面包具有更好的焙烤性能。
番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬,但它不耐贮藏。
为了解决番茄这类果实的贮藏问题,研究者发现,控制植物衰老激素乙烯合成的酶基因,是导致植物衰老的重要基因,如果能够利用基因工程的方法抑制这个基因的表达,那么衰老激素乙烯的生物合成就会得到控制,番茄也就不会容易变软和腐烂了。
美国、中国等国家的多位科学家经过努力,已培育出了这样的番茄新品种。
这种番茄抗衰老,抗软化,耐贮藏,能长途运输,可减少加工生产及运输中的浪费。
第二类,动物性转基因食品动物性转基因食品也有很多种类。
比如,牛体内转入了人的基因,牛长大后产生的牛乳中含有基因药物,提取后可用于人类病症的治疗。
在猪的基因组中转入人的生长素基因,猪的生长速度增加了一倍,猪肉质量大大提高,现在这样的猪肉已在澳大利亚被请上了餐桌。
第三类,转基因微生物食品微生物是转基因最常用的转化材料,所以,转基因微生物比较容易培育,应用也最广泛。
例如,生产奶酪的凝乳酶,以往只能从杀死的小牛的胃中才能取出,现在利用转基因微生物已能够使凝乳酶在体外大量产生,避免了小牛的无辜死亡,也降低了生产成本。
第四类,转基因特殊食品科学家利用生物遗传工程,将普通的蔬菜、水果、粮食等农作物,变成能预防疾病的神奇的“疫苗食品”。
科学家培育出了一种能预防霍乱的苜蓿植物。
用这种苜蓿来喂小白鼠,能使小白鼠的抗病能力大大增强。
而且这种霍乱抗原,能经受胃酸的腐蚀而不被破坏,并能激发人体对霍乱的免疫能力。
于是,越来越多的抗病基因正在被转入植物,使人们在品尝鲜果美味的同时,达到防病的目的。
转基因食品的好处持肯定态度的说法:美国第一批转基因西红柿上市以来,全球约有2亿多人食用过数千种转基因食品,5年多来尚未报道过一例食品安全事件;我国进口转基因大豆较多,据估计约有一半的大豆色拉油中含有转基因成分,目前没有出现任何问题。
基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物,其优点是显而易见的。
第一,可降低生产成本。
一个品种的基因加入另一种基因,会使该品种的特性发生变化,具备原品种所不具备的因子,从而增强了抗病、抗杂草或抗虫害能力,由此可减少农药和除草剂的用量,降低种植成本。
第二,可提高作物单位面积产量。
一种作物的基因改良后,更容易适应环境,能更有效抵御各种灾害的袭击,并使产量更高。
第三,转基因技术可以使开发农作物的时间大为缩短。
利用传统的育种方法,需要七、八年时间才能培育一个新的品种,而基因工程技术培育出一种全新的农作物品种,时间可缩短一半。
因此,有专家认为,不出多少年,转基因技术将改变世界。
转基因技术可根据人们的需要,赋予农作物新的特性。
例如可以使农作物自己释放出杀虫剂,可以使农作物在旱地或盐碱地上生长,或者生产出营养更为丰富的食品。
科学家还利用转基因技术,开发能够生产防病的疫苗和食品的农作物。
农业版图。
转基因食品的坏处——持否定态度的说法:1999年的转基因马铃薯事件,英国的一位研究人员公布的实验结果说:用含有转基因的马铃薯饲养大鼠,引起了大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏。
这一实验结果立即引起轰动,导致了世界范围的对转基因食品安全性的怀疑。
1999年5月英国的权威科学杂志(自然)刊登了美国康奈尔大学副教授约翰?罗西的一篇论文,引起世人的震惊。
论文说,研究人员把抗虫害转基因玉米——BT基因玉米的花粉撒在苦苣菜叶上,然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶。
四天之后,有44%的幼虫死亡,活着的幼虫身体较小,而且无精打采。
而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶,则未有出现死亡率高或发育不良的现象。
论文据此推断,BT转基因玉米花粉含有毒素。
人们怀疑,转基因农作物和以此为原料制造的转基因食品对人体是否也有危害,比如,具有抗虫害、自动除杂草的转基因作物其作用机理与传统农药有无不同,会不会将有毒性的物质“传送”给消费者的有机体系?还有,某种转基因食品可以抵御细菌入侵,那么是否会使我们体内外的细菌产生变异而对所有的抗菌素产生免疫力?目前,这些问题尚无法作出明确的解释。
并且,英国的研究人员近来在实验室中证实:小白鼠在食用转基因土豆10天后,其肾、脾和消化道都出现了损伤。
这就更加深了人们的恐惧心理。
中国科学院的《科学新闻》最近发表的一篇文章,将转基因食物“可能”对人类健康的危害总结为3点:某些毒素可引起人类急、慢性中毒,某些转基因作物可引起人的过敏反应,转基因产品营养成分变化,使人的营养结构失衡如何看待转基因食品转基因食品安全评价随着转基因技术向农业、食品和医药领域的不断渗透和迅速发展,转基因食品安全性现成为全球关注的热点问题之一。