病毒转基因技术原理-概述

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。

第一讲转基因技术1．1 基因工程的理论基础1．基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

2．理论基础（1）基因拼接的理论基础：①DNA是生物的主要遗传物质；②DNA的基本组成单位都是4种脱氧核苷酸；③双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。

（2）外源基因在受体内表达的理论基础：①基因是控制生物性状的独立遗传单位；②遗传信息的传递都遵循中心法则阐述的信息流动方向；③生物界共用一套遗传密码。

1．2 DNA重组技术的基本工具1．限制性核酸内切酶：“分子手术刀”（1）来源：主要从原核生物分离纯化出来。

（2）作用：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列；并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。

（3）举例：Eco RⅠ限制酶SmaⅠ限制酶2．DNA连接酶：“分子缝合针”（1）作用：将双链DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

（2）类型：①E·coli DNA连接酶：从大肠杆菌中分离得到的，只能连接互补的黏性末端，不能连接平末端。

②T4DNA连接酶：从T4噬菌体中分离出来的，既能连接互补的黏性末端，又能连接平末端，但连接平末端的效率比较低。

3．基因进入受体细胞的载体：“分子运输车”（1）具备条件：①能在宿主细胞内稳定保存并复制；②有一个至多个限制酶切割位点，以便与外源基因相连；③有标记基因，以便进行筛选。

（2）常用载体：质粒、噬菌体和动植物病毒的DNA。

例题精讲【例1】与“限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是（）A．反转录酶B．RNA聚合酶C．DNA连接酶D．解旋酶【答案】C【例2】下列粘性末端属于同一种限制性内切酶切割而成的是（）A．①③B．②③C．③④D．②④【答案】A【例3】图示某DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是（）A．①②③可形成DNA的基本组成单位B．④在基因中的排列顺序包含着遗传信息C．DNA复制时解旋酶作用于⑤D．DNA连接酶可连接⑤处断裂的化学键【答案】D【例4】现有一长度为1000碱基对(bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶Eco RⅠ酶切后得到的DNA 分子仍是1000 bp，用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用Eco RⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。

转基因技术知识(2)转基因技术原理转基因技术的原理是将人工分离和修饰过的优质基因，导入到生物体基因组中，从而达到改造生物的目的。

由于导入基因的表达，引起生物体的性状，可遗传的修饰改变，这一技术称之为人工转基因技术(Transgene technology)。

人工转基因技术就是把一个生物体的基因转移到另一个生物体DNA中的生物技术。

具有不确定性。

常用的方法和工具包括显微注射、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性状，达到揭示基因功能的目的。

植物转基因植物是基因组中含有外源基因的植物。

通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得，改变植物的某些遗传特性，培育优质新品种，或生产外源基因的表达产物，如胰岛素等。

在过去的二十年里，随着分子生物学各领域的不断发展，植物基因的分离、基因工程载体的构建、细胞的基因转化、转化细胞的组织培养、植株再生及外源基因表达的检测等各项技术日趋成熟和完善，有关植物基因工程的研究日新月异，许多以前根本不可能的基因转化工作在越来越多的植物上获得成功。

研究转基因植物的主要目的是提高多肽或工业用酶的产量，改善食品质量，提高农作物对虫害及病原体的抵抗力。

常规的药用蛋白大部分是利用生化的方法提取或微生物发酵获得的，这类活性物质一般在活细胞中含量甚微，且提取过程复杂，成本高，远远满足不了社会的需要。

应用转基因植物来生产这些药用蛋白，包括疫苗、抗体、干扰素等细胞因子，可以利用植物大田栽种的方式大量生产，大幅度降低生产成本，提高产量，还可以获得常规手段无法获得的药物。

利用植物来生产疫苗的最大优点是他可以作为食品直接口服。

通过各种植物转基因技术将多台疫苗基因转入植物，从而得到表达多肽疫苗的转基因植物。

随着抗体基因工程能将抗体基因(从小的活性单位到完整抗体的重、轻链基因)从单抗杂交瘤中分离出来，人们就开始想办法利用转基因植物来表达这些抗体。

转基因技术研究进展1.转基因技术概述转基因技术是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。

其主要过程为：从生物有机体复杂的基因组中,分离出带有目的基因的DNA片段，或者人工合成目的基因；在体外,将带有目的基因的DNA片段连接到能够自我复制并具有选择标记的载体分子上，形成重组DNA分子；将重组DNA分子引入到受体细胞(亦称宿主细胞或寄主细胞)；带有重组体的细胞扩增，获得大量的细胞繁殖体，从大量的细胞繁殖群体中，筛选出具有重组DNA分子的细胞克隆；将选出的细胞克隆的目的基因进一步研究分析,并设法使之实现功能蛋白的表达。

转基因技术根据人们的意愿操作, 对基因进行修饰、改造, 从而定向地改变生物遗传特征, 培育生物新品种的技术。

简而言之转基因技术就是把大自然不同物种的优秀基因组合到另一个新的物种里面，新的基因信息可以按照要求转入另一种机体, 借以提供一种手段来改造农作物的性状和改良家畜品种, 或生产安全高效的药物, 或制作预防严重疾病的疫苗, 或进行基因治疗, 或制作一系列的食品或蛋白质等，它是现代生物技术的核心技术, 对于发展工业生产和医药学,解决人类的粮食、健康、能源、环境等问题具有重大的作用和意义。

转基因按照对象可分为植物转基因和动物转基因。

1.1植物转基因植物转基因是基因组中含有外源基因的植物。

它可通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得，有可能改变植物的某些遗传特性，培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。

而且可用转基因植物或离体培养的细胞，来生产外源基因的表达产物。

外源基因导入植物的遗传转化方法主要有农杆菌介导法、病毒介导转化法、基因枪转化法、电激转化法、花粉管通道法、真空渗透转化法以及聚乙二醇介导法等。

1.1.1农杆菌介导法农杆菌介导的大豆遗传转化最早始于1985 年。

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。

1992年荷兰培育出植入了人促红细胞生成素基因的转基因牛，人促红细胞生成素能刺激红细胞生成，是治疗贫血的良药。

转基因技术标志着不同种类生物的基因都能通过基因工程技术进行重组，人类可以根据自己的意愿定向地改造生物的遗传特性，创造新的生命类型。

同时转基因技术在药物生产中有着重要的利用价值。

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。

1.转基因的细胞学原理：(1)细胞周期及MPF：细胞周期可人工分成4个时期，分别为G1期、S期、G2期和M期。

细胞在正常情况下，沿着G1-S-G2-M路线运转。

S期为DNA合成期，M期为有丝分裂期，M期结束到S期开始之前为G1期，S期末到有丝分裂期(M期)为G2期。

有丝分裂的启动由成熟促进因子也叫M期促进因子(maturation/mitosism/meiosis promoting factor，MPF)调控，MPF 在细胞分裂中呈周期性变化即分裂后逐渐积累，到G2晚期达到高峰，由中期向后期转换时骤然消失。

因此推测MPF是真核细胞M期的一个基本调节物质，能引导细胞由间期向M期转变。

MPF由蛋白激酶激活，存在于所有的真核细胞中(包括减数分裂的性细胞)。

但并非所有的细胞都是周期中细胞，某些细胞在一定的条件下可以脱离细胞周期进入G0期或分化为不分裂的细胞，而且G0期细胞可通过诱导重新进入周期。

转基因技术动植物转基因方法转基因技术是一种现代生物技术，通过对生物体的基因进行修饰和重组，从而实现特定的性状改良或新性状的引入。

在动植物领域，有多种转基因方法被广泛应用，以下将为您详细介绍。

一、动物转基因方法1、显微注射法这是动物转基因技术中最常用的方法之一。

其基本原理是在显微镜下，将经过处理的外源基因直接注射到受精卵的雄原核中。

因为雄原核较大，更容易容纳和整合外源基因。

注射后的受精卵经过培养和筛选，然后移植到代孕母体的子宫内，最终发育成转基因动物。

这种方法的优点是操作相对直接，成功率较高；但缺点是技术难度大，对设备和操作人员的要求较高，且可能会对受精卵造成一定的损伤。

2、病毒载体法利用病毒作为载体将外源基因导入动物细胞。

经过改造的病毒失去了致病性，但仍能携带外源基因并将其整合到宿主细胞的基因组中。

常用的病毒载体包括逆转录病毒、腺病毒等。

此方法的优势在于转染效率较高，能够感染多种类型的细胞；然而，病毒载体的容量有限，可能引起免疫反应，且存在潜在的生物安全风险。

3、胚胎干细胞介导法首先从早期胚胎中分离出胚胎干细胞，然后通过基因工程技术将外源基因导入胚胎干细胞。

经过筛选和鉴定，含有外源基因的胚胎干细胞被重新注入到囊胚腔中，与囊胚细胞融合，形成嵌合体胚胎。

最后将嵌合体胚胎移植到代孕母体子宫内发育。

这种方法可以实现精确的基因修饰，但胚胎干细胞的培养和操作难度较大。

4、体细胞核移植法先将供体细胞进行基因修饰，使其携带外源基因，然后将供体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，构建重组胚胎，再将重组胚胎移植到代孕母体中发育。

这种方法的优点是可以获得大量遗传背景相同的转基因动物，但技术流程复杂，成功率相对较低。

二、植物转基因方法1、农杆菌介导转化法农杆菌是一种天然的植物基因转化载体。

当植物受伤时，农杆菌会感染植物，并将其携带的一段 DNA（称为 TDNA）转移并整合到植物基因组中。

在转基因操作中，将含有目的基因的 TDNA 载体导入农杆菌，然后用农杆菌感染植物细胞，从而实现目的基因的转化。

转基因的方法和原理转基因的方法和原理 1目的基因制备和载体系统 2几种有效的转基因方法 3定点突变和受体系统简介转基因研究技术的中心环节即为DNA重组技术，其最终目的是将DNA片段转入为一个生物体，从而使该生物体具有表现某种性状。

转基因通过获取基因、重组基因和表达基因等过程来实现。

转基因打破了物种的界限，使不同种的生物的遗传物质在分子水平上重新组合在一起，并且完全可以按照人的意志或目的，实现对生物体的改造。

基本步骤 1.分离获得目的基因； 2.在体外进行DNA重组，将外源DNA 连接到能自我复制又带有选择标记的载体上； 3.将重组DNA转移入受体细胞；4.筛选出含有目的DNA的受体细胞克隆；目的基因制备和载体系统目的基因来源：基因组DNA分离、化学合成、PCR扩增、cDNA文库及DNA文库中制得。

载体：质粒、λ噬菌体、柯氏质粒、YAC载体等工具酶：限制性内切酶、连接酶、DNA聚合酶等 PCR反应 PCR技术就是在体外通过酶促反应或自发地扩增一段目的基因的技术。

PCR要求反应体系具有以下条件： 1、要有与被分离的目的基因两条链各一端序列相互补的DNA引物约20个碱基左右； 2、具有热稳定性的酶如Taq DNA聚合酶； 3、4种dNTP； 4、作为模板的目的DNA序列。

PCR反应可扩增出100～5000bp的目的基因。

PCR反应过程 1、变性，即将模板DNA置于95℃的高温下，使双链DNA的双链解开变成单链DNA；2、退火，将反应体系的温度降低至55℃左右，使得一对引物分别与变性后的两条模板链相配对；3、延伸，将反应体系温度调整到Taq DNA聚合酶作用的最适温度72℃，然后以目的基因为模板，合成新的DNA链。

反复进行约30个循环左右，即可扩增得到目的DNA序列。

利用cDNA法由于真核生物的mRNA具有poly A这一结构特点，可以用结合长度大约为15bp的短链多聚DT的纤维素填充的柱子，根据碱基配对原则，将其吸附，从真核细胞的总RNA中提取出来，再用能打断A-T氢键的缓冲液洗脱。

转基因技术的发展及其社会影响一、本文概述转基因技术，作为一种前沿的生物科技，自诞生以来，便在全球范围内引发了广泛的关注和热烈的讨论。

这项技术通过改变生物体的遗传信息，赋予其新的性状或特性，以实现农业增产、抗病、抗虫等目的。

然而，随着转基因技术的快速发展和广泛应用，其带来的社会影响也日益显著。

本文旨在全面概述转基因技术的发展历程，深入探讨其对社会经济、生态环境、人类健康以及伦理道德等多个方面的影响，以期为读者提供一个全面而深入的认识视角，进一步推动社会对转基因技术的理性思考和科学决策。

二、转基因技术的科学原理转基因技术，也称为基因工程技术或基因修饰技术，是一种能够改变生物遗传信息的先进科技。

其科学原理主要基于分子生物学的基因重组技术，通过人工方式将一种生物体的基因片段转移到另一种生物体中，或者对原有基因进行修饰、删除，以实现对生物遗传特性的定向改变。

转基因技术的基本步骤包括：目标基因的获取、载体的构建、基因转移、受体细胞的选择与培养以及转基因生物的鉴定与筛选。

科学家需要从特定的生物体中获取所需的目标基因，这些基因可能具有优良的农艺性状、抗病虫害能力、环境适应性等特性。

然后，他们将这些基因与适当的载体（如质粒、病毒等）结合，构建出转基因载体。

接下来，通过物理、化学或生物方法，将转基因载体导入到受体细胞（如植物细胞、动物细胞或微生物细胞）中。

在这个过程中，载体上的目标基因会整合到受体细胞的基因组中，从而改变其遗传特性。

经过适当的选择与培养，这些受体细胞将发育成为转基因生物。

通过分子生物学、遗传学等手段，对转基因生物进行鉴定与筛选，确保它们具有预期的遗传特性。

这些特性可能使转基因作物具有更强的抗病虫害能力、更高的产量、更优质的营养成分等，也可能使转基因动物或微生物具有特定的生产或研究价值。

转基因技术为现代农业、医药、工业等领域带来了巨大的潜力。

然而，与此它也引发了一系列关于生物安全、生态环境、伦理道德等问题的讨论。

转基因技术常用技术综述43209323 葛增乐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（Transgenic 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。

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，诺贝尔生理学或医学奖颁给发现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。

从那时候起,转基因技术就被广泛地应用于动物，植物以及微生物方面的研究,并且,随着研究的深入,在这方面的方法也不断地得到改善和提高。

经过这些年的快速发展，目前，动植物的转基因技术主要有以下的几个。

转基因技术概述第一节基因与生物性状的关系人类对基因的认识经历了漫长的知识积累过程。

早在1865年，奥地利的修道士孟德尔通过豌豆杂交实验提出了“遗传因子”的概念，“遗传因子”就是基因的前身；1909年，丹麦遗传学家约翰逊首次提出了“基因”一词，开始沿用至今。

20世纪初，美国遗传学家摩尔根进一步发现基因是在染色体上呈线性排列的，但这些研究只是触及基因的表相，而真正揭示基因本质是在现代分子生物学诞生和发展之后。

20世纪50年代随着脱氧核糖核酸（DNA）双螺旋结构的解析，人类对基因的结构和特性有了更深入的了解。

基因是遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列（部分病毒是以RNA序列作为遗传信息载体）。

基因包括编码序列（外显子）、单个编码序列间的间隔序列（内含子）和编码区前后对于基因表达具有调控功能的序列（启动子和终止子）。

DNA分子是由两条核苷酸链按酸碱互补配对原则构成的具有双螺旋结构的分子化合物。

单个核苷酸由一个5碳糖连接一个或多个磷酸基团和一个含氮碱基组成。

单个核苷酸再以糖—磷酸—糖的共价键形式连接形成DNA单链。

每个糖分子上附着一个碱基，共有腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）4种不同的碱基。

两条DNA单链以互补配对形式，5'端对应3'端形成DNA双螺旋结构。

其中两条DNA 链中对应的碱基A－T以双键形式连接，C－G以三键形式连接，糖—磷酸—糖形成的主链在螺旋外侧，配对碱基在螺旋内侧，螺宽为2nm。

基因是生命的密码，记录和传递着遗传信息，基因通过复制把遗传信息传递给下一代，使后代出现与亲代相似的性状。

生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。

不同物种中基因数量差异很大，如简单的RNA病毒只有8个基因，流感病毒有1700多个基因，大肠杆菌有近4300个基因，水稻大约有46000至55000个基因。

生物的某个性状可由一个基因决定，也可由多个基因或一组基因共同决定。