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APuZ 34-35/2022：基因工程
1953年，或许是20世纪生物学领域最重要的发现诞生了：两位年轻的科学家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克成功破译了遗传物质DNA（脱氧核糖核酸）的三维结构。这一发现的意义怎么强调也不为过：DNA存储了地球整个生物多样性的遗传信息。这种分子确保一粒番茄种子能长成一株番茄植株，一个鸡蛋能孵出小鸡——而且这种情况会持续发生：番茄不会变成黄瓜，鸡不会变成鹰。这适用于超过 5,000 种哺乳动物、10,000 种鸟类、400,000 种植物和一百万种昆虫。只有这种独特分子的结构才能揭示出这是如何实现的，它的解码也为基因工程奠定了基础。
第九届基因工程会议
该出版物是巴伐利亚州政府公共关系工作的一部分，免费出版。选举前五个月内，政党、候选人或选举官员不得将其用于选举广告。这适用于州、联邦、地方和欧洲选举。在此期间，在选举活动、政党信息站分发以及插入、印刷或粘贴政党政治信息或广告材料尤其被视为滥用行为。还禁止将信息传递给第三方用于选举广告。即使没有提到即将举行的选举，该出版物也不可能被解读为州政府偏袒个别政治团体。各方可以使用该出版物来通知自己的成员。如果您将该材料用于新闻目的（即使只是部分），请注明来源并向我们发送副本。该作品受版权保护。版权所有。本手册免费派发，禁止任何有偿派发。这本小册子是经过精心编写的。然而，我们无法保证其正确性和完整性。我们不对第三方互联网提供的内容负责。
动物基因工程
40年前，脊椎动物首次进行基因改造。从那时起，又有数百万人效仿，他们要么作为鱼类和畜牧业中的潜在食物供应商，要么作为生物医学研究中的疾病模型，要么作为异种移植的潜在器官捐赠者，要么作为药物的生物反应器。但与这些承诺相比，40 年的基因工程迄今取得的成果微不足道；通常，成功并不大，甚至根本不成功。 CRISPR/Cas基因剪刀的发现为动物生物技术应用注入了新的动力。与传统基因工程相比，新工具使转基因脊椎动物的生产变得更容易、更便宜、更快捷、更精确。多路复用（同时修改多个基因）也成为可能。 1、2 研究部门和工业界对新的基因工程技术充满热情；人们谈论着技术的突破和繁荣。随着基因组编辑动物的出现，过去的承诺如今得以实现。为什么涉及转基因动物的研究项目常常失败？使用 CRISPR/Cas 进行基因组编辑会改变未来什么吗？新工具会带来哪些风险和副作用？那么新一波转基因动物对于环境、消费者以及动物本身又意味着什么呢？这些问题将决定即将进行的政治和社会讨论，在讨论中将协商处理转基因动物的伦理和法律准则。因此，本报告将解释这些方面，并从动物、环境和消费者保护的角度进行解答。除了介绍全球趋势之外，还将讨论瑞士的事件。什么是允许的，什么是禁止的，立法是否存在漏洞？哪些方面需要重新建立道德准则？
解决方案：基因工程
3. 解释为什么 CRISPR/Cas 复合物可以被描述为一个模块化系统。解释这给细菌带来的优势以及如何在研究或实验室中使用。 CRISPR/Cas 复合物由不同的构建块组成：可变的 CRISPR RNA 分子和始终相同的 Cas9 蛋白。 CRISPR RNA 分子彼此不同，因为每个分子都携带自己的间隔序列。这给细菌带来的好处是，不同的“病毒谱”可以以病毒 DNA 的形式存储在细菌基因组中，并且可以为每种病毒类型创建特定的 CRISPR/Cas 复合物，从而成功地在特定位置切割入侵的外来 DNA。这会在细菌的免疫系统中产生一种“特定记忆”。在实验室中，这可用于在特定位置特异性切割任何 DNA，从而使基因失去功能或插入新基因。工作表 3：农业革命 1. 创建术语的定义：转基因植物细胞。转基因植物细胞是其遗传物质含有外来基因的植物细胞。利用基因工程方法，将外来基因整合到植物基因组中。产生了重组 DNA。 2. 描述如何使用 CRISPR/Cas 基因编辑来创建具有抗性基因的玉米植物。在使用基因剪刀的过程中，它被引入植物细胞中。它可以在不插入外来 DNA（来自其他物种的基因）的情况下改变植物的基因组。为此，基因剪刀在所需位置剪断植物基因组。一个新的 DNA 片段（带有所需的抗性基因）可以准确地插入到此时。基因剪刀本身随后被完全降解。 3. 解释为什么玉米植株必须由转基因单细胞培育而成。细胞经过基因改造后，改变的遗传物质会在有丝分裂过程中传递给所有子细胞。因此，玉米植株是由转基因单细胞培育而成的。 4. 个人解决方案5. 参考任务4中的方法，解释与传统基因工程方法相比，使用CRISPR/Cas基因剪刀的优势。可能的优点： - 仅将基因剪刀引入细胞 - 无需外来 DNA（仅使用植物自身的 DNA）的基因改造 - 基因剪刀完全降解 - 简单、快速、廉价、精确 6. 区分基因工程和基因组编辑这两个术语，并解释与转基因产品的营销和开发有关的术语选择。基因工程包括跨越物种界限操纵基因的技术过程。传统方法是使用所谓的载体，将外来 DNA 引入要修改的基因组中。这种外来 DNA 通常含有要引入基因组的所需基因，通常来自细菌。因此，基因组通过引入细菌 DNA 获得了新的所需特性。就 CRISPR/Cas 剪刀而言，该工具只是在特定位置切割基因组并将所需的（抗性）基因插入那里。这种抗性基因也可以在实验室中产生，而且在这种情况下不必来自其他物种。在转基因产品的营销和开发方面，“基因组编辑”规避了基因工程必须遵守的严格规定。这也可能使此类产品在市场上获得更广泛的接受。