轉(zhuǎn)基因小解讀

什么是轉(zhuǎn)基因生物？它們是怎么做成的？

什么是轉(zhuǎn)基因生物

轉(zhuǎn)基因生物是指經(jīng)過基因改造的生物?；蚋脑旒夹g(shù)已經(jīng)問世了幾十年。如果要創(chuàng)造有特定特點的動物或植物，那么基因改造是最有效和最迅捷的方法?；蚋脑炷軐崿F(xiàn)對DNA序列的精確定位改造。因為DNA基本上包含決定著整個生物體的藍圖，所以對DNA的改變也就改變了生物體的某些功能。這一點只有通過過去40年來研發(fā)的基因改造技術(shù)才能做到，這些技術(shù)能直接操縱DNA。

怎樣對生物進行基因改造呢？其實，這是一個很寬泛的問題。生物體可以是植物、動物、真菌或細菌，過去40年來人類對這些生物體中的某些種類實施過基因改造。最早被基因改造的生物體是細菌，改造時間是在20世紀70年代。從那時起，經(jīng)過基因改造的細菌成為數(shù)萬個對動植物進行基因改造的實驗室的得力助手。大多數(shù)基本的基因重組和基因改造，都是運用細菌（主要是大腸桿菌的一些變種）來設(shè)計、準備和轉(zhuǎn)移到目標生物體的。

對動物、植物和微生物進行基因改造的基本方法，在概念上很相似。然而，由于動物和植物細胞的差異（例如，植物細胞有細胞壁，動物細胞則沒有），它們的基因改造技術(shù)也有差異。

為什么要對一些動植物實施基因改造

轉(zhuǎn)基因動物主要用于科學(xué)研究，經(jīng)常是用作藥物研發(fā)所需的生物系統(tǒng)模型。也有少數(shù)轉(zhuǎn)基因動物的研發(fā)是為了商業(yè)目的，例如作為寵物的發(fā)光魚，以及幫助控制帶菌蚊子的轉(zhuǎn)基因蚊子。迄今為止，還沒有轉(zhuǎn)基因動物獲準作為食物來源。隨著豐水鮭魚進入審批階段，這種局面可能會很快改變。

對植物來說，情況則不同。盡管大量對植物的基因改造是為了科研目的，但大多數(shù)農(nóng)作物基因改造的目的卻是為了讓植株具有商業(yè)性或社會性的好處。例如，通過基因改造提升植物抗病蟲害或適應(yīng)惡劣環(huán)境（比如寒冷地帶）的能力，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量。通過基因改造讓植物果實保持成熟期更長，從而延長食物保質(zhì)期。還可以通過基因改造提升植物的營養(yǎng)價值（比如增加維生素A含量），以及使植物果實不容易霉變?；旧?，不僅要通過添加或抑制一個特定基因來讓植物表現(xiàn)所需的特點，而且可以通過對多個基因的管理來實現(xiàn)這一點，但這后一種技術(shù)的過程更復(fù)雜，迄今尚未運用這種過程創(chuàng)制出具有商業(yè)價值的農(nóng)作物。

什么是基因

在解釋新基因怎樣被引入生物體之前，有必要了解一下什么是基因。你可能知道，基因由DNA組成，而DNA的一部分由4種堿基（ATCG）組成。這些堿基在一個基因的一條DNA鏈上的線性排列，可被視為一種特定蛋白質(zhì)的編碼。蛋白質(zhì)是生物大分子，由以不同組合串接在一起的氨基酸組成。當正確組合的氨基酸被連接在一起時，氨基酸鏈折疊成的蛋白質(zhì)有特定形態(tài)和合適的化學(xué)特征，這讓蛋白質(zhì)能執(zhí)行特定的功能或反應(yīng)。生物主要由蛋白質(zhì)組成。有些蛋白質(zhì)是酶，它們催化化學(xué)反應(yīng)。還有一些蛋白質(zhì)運輸物質(zhì)給細胞；另有一些蛋白質(zhì)充當開關(guān)，激活或關(guān)閉其他蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)聯(lián)級。因此，當一個新基因被引入時，它會給予細胞編碼序列，讓細胞制造一種新蛋白質(zhì)。

細胞怎樣組織基因

在動植物細胞中，幾乎所有DNA長鏈都卷繞成染色體?；?qū)嶋H上是構(gòu)成染色體的DNA長序列的小片段。在細胞每一次復(fù)制時，所有染色體最先復(fù)制。對細胞來說這是最核心的一套指令，每個后代細胞都得到一套復(fù)制的指令。因此，為了引入一個新基因，讓細胞制造一種新蛋白質(zhì)，以賦予一個特定特征，你只需在一條染色體長鏈上插入DNA的一小段。就像其他任何基因一樣，一旦被插入，在任何子細胞復(fù)制時，DNA都會被傳給子細胞。事實上，某些類型的DNA可在細胞中獨立于染色體而存在，可使用這些細胞來引入基因，這樣新基因就不會合并到染色體DNA。但使用這種方法，由于染色體未經(jīng)改造，經(jīng)過多代復(fù)制后，細胞中的新基因會丟失。為了實現(xiàn)永久性、可遺傳的基因改造，例如用于農(nóng)作物轉(zhuǎn)基因的基因改造過程，就需要改造染色體。

新基因怎樣被插入

基因工程是指，把一個新的DNA堿基序列（通常對應(yīng)于整個基因）插入生物體的染色體DNA中。從概念上說這很直截了當，但從技術(shù)角度來說卻有點復(fù)雜。把具有合適信號的合適DNA序列插到染色體上的合適位置，從而讓細胞識別它是一個基因，并且用它來制造新蛋白質(zhì)，這當中涉及許多技術(shù)細節(jié)。在幾乎所有基因工程程序中，有以下4個共同點。

1. 首先，需要一個基因（啟動子）。這意味著需要具有特定堿基序列的DNA分子。以前，使用任何一種很費勁的技術(shù)（這樣的技術(shù)有多種），這些序列都能從一個生物體直接得到。如今，科學(xué)家不再從生物體提取DNA，而是從基本堿基ATCG合成DNA。一旦得到，這個序列就可被插入一段像是一個小染色體的細菌DNA（質(zhì)粒）。因為細菌復(fù)制很快，所以需要多少基因就能制造多少基因。

2. 一旦有了啟動子，就需要把它放到一條DNA鏈上。鏈上的DNA序列必須適合，才能識別新基因，并正確表達它?；旧希@意味著需要一小段DNA序列，指引細胞表達新基因。

3. 除了插入啟動子之外，經(jīng)常還需要第二個基因提供選擇標記。第二個基因基本上是一個工具，用它來識別包含啟動子的細胞。

4. 最后，把新DNA（包括啟動子和標記基因）送入生物體的細胞中。這有多種辦法，其中一種是基因槍，它用改造的步槍把包裹了DNA的鎢或金微粒射進細胞內(nèi)。

對動物細胞來說，有多種轉(zhuǎn)染介質(zhì)覆蓋和結(jié)合DNA，使DNA穿透細胞膜。另一種常見做法是，把新DNA與經(jīng)過改造的病毒DNA接合，病毒DNA作為載體，把新基因送進細胞內(nèi)?？梢杂谜２《镜鞍装?jīng)過改造的病毒DNA，這樣制作的假病毒能感染細胞，將攜帶基因的DNA插入，但不會復(fù)制新病毒。

對許多雙子葉植物來說，可以把基因放進經(jīng)過改造的根癌農(nóng)桿菌T-DNA載體。還有其他多種方法來插入基因。大多數(shù)情況下，只有少數(shù)細胞能獲得新基因，因此篩選出改造成功的細胞是非常重要的一步。這就是需要標記基因的原因。

怎樣制造轉(zhuǎn)基因老鼠或番茄

轉(zhuǎn)基因生物擁有數(shù)百萬個細胞，而前面只描述了怎樣對單一細胞進行基因改造的技術(shù)。創(chuàng)生整個生物體的過程，基本上相當于對生殖細胞（精子和卵細胞）運用這些基因改造技術(shù)。一旦重要基因被插入，剩下的過程基本上就是運用遺傳育種技術(shù)，產(chǎn)生體內(nèi)所有細胞都包含新基因的動植物。基因改造實際上只是針對細胞進行的。