生物技术与工程

生物选考笔记，对应浙科版《生物技术与工程》（选择性必修三），按专题整理。

第一章 发酵工程

传统发酵技术

发酵与微生物

• 发酵（Fermentation）：微生物在无氧或有氧条件下，利用自身的酶把有机物分解或转化，积累代谢产物的过程；
• 传统发酵靠天然存在的多种微生物混合发酵，多为家庭作坊式的开放操作；
• 常见微生物：酵母菌（真菌，兼性厌氧）、醋酸菌（细菌，需氧）、乳酸菌（细菌，厌氧）、毛霉（真菌）。

果酒的制作

• 菌种：酵母菌；原理：无氧条件下把葡萄糖分解为酒精和二氧化碳；
• 反应式：

$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\to 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}+2\text{CO}_2+\text{能量}$

• 温度：$18\ ^\circ\text{C}\sim 30\ ^\circ\text{C}$，一般控制在 $18\ ^\circ\text{C}\sim 25\ ^\circ\text{C}$；
• 关键操作：
  1. 冲洗葡萄要在去除枝梗之前，先冲洗后去梗，避免杂菌与农药随伤口进入；
  2. 榨汁后装入发酵瓶，装至容积 $2/3$ 处，留出空间供微生物繁殖和气体积累；
  3. 发酵瓶要密封，营造无氧环境；每隔一段时间拧松瓶盖排气（$\text{CO}_2$），排气时不能开盖太久；
• 酵母菌代谢特点：先进行需氧呼吸大量繁殖，待氧气耗尽后再无氧发酵产生酒精，故前期不必严格无氧。

果醋的制作

• 菌种：醋酸菌（需氧型细菌）；原理：氧气充足时，把乙醇氧化为乙酸；
• 反应式：

$\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}+\text{O}_2\to\text{CH}_3\text{COOH}+\text{H}_2\text{O}$

• 当缺少糖源时，醋酸菌可先将乙醇变为乙醛再变为乙酸；氧气、糖源都充足时，还能将糖直接转化为乙酸；
• 温度：$30\ ^\circ\text{C}\sim 35\ ^\circ\text{C}$（高于果酒），需持续通入无菌空气。

果酒与果醋的比较：

	果酒	果醋
菌种	酵母菌	醋酸菌
菌种类型	真菌（兼性厌氧）	细菌（需氧）
条件	无氧	需氧
温度	$18\ ^\circ\text{C}\sim 25\ ^\circ\text{C}$	$30\ ^\circ\text{C}\sim 35\ ^\circ\text{C}$
产物	酒精、二氧化碳	乙酸

先制果酒、后制果醋时，只需将发酵温度升高、通入氧气，即可由酵母菌发酵转为醋酸菌发酵。

腐乳的制作

• 主要菌种：毛霉（丝状真菌），此外还有酵母、曲霉等；
• 原理：毛霉等产生的蛋白酶把豆腐中的蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，脂肪酶把脂肪水解为甘油和脂肪酸，形成独特的风味；
• 制作流程：

• 加盐：既能析出豆腐中的水分使其变硬，又能抑制杂菌生长，防止豆腐腐败；越接近瓶口越要多加盐；
• 卤汤中的酒能抑制杂菌、赋予香味，含量一般控制在 $12\%$ 左右：酒精浓度过低易腐败，过高则腐乳成熟过慢。

泡菜的制作

• 主要菌种：乳酸菌（厌氧型细菌）；原理：无氧条件下把葡萄糖分解为乳酸；
• 反应式：

$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\to 2\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_3+\text{能量}$

• 关键操作：泡菜坛要装满、压实、密封，坛沿加水封口，隔绝空气、防止杂菌污染；
• 亚硝酸盐问题：腌制过程中硝酸盐被杂菌还原为亚硝酸盐，含量随腌制时间先升高后降低；一般在腌制 $10$ 天左右含量最高，此后逐渐下降；
• 亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与 $N$-1-萘基乙二胺结合生成紫红色染料，与标准显色液比色即可估测含量。

微生物的培养技术及应用

培养基

• 培养基（Culture Medium）：人们按微生物对营养物质的需要，配制的供其生长繁殖的营养基质；
• 营养要素：碳源、氮源、水、无机盐、特殊营养物质，还要满足对 pH、渗透压、氧气的需求；
• 按物理状态分类：

类型	特点	用途
液体培养基	不加凝固剂	扩大培养、工业生产
固体培养基	加入琼脂作凝固剂	分离、鉴定、计数、菌种保存

• 琼脂是从红藻中提取的多糖，绝大多数微生物不能分解，是理想的凝固剂；
• 选择培养基与鉴别培养基：
  • 选择培养基：加入某种物质，允许特定微生物生长、抑制其他微生物（如加入青霉素筛选抗性菌，无氮培养基筛选固氮菌）；
  • 鉴别培养基：加入某种指示剂，使目的菌落呈现特定颜色以区分（如伊红美蓝培养基鉴别大肠杆菌，菌落呈深紫色并有金属光泽）。

无菌技术

• 目的：获得纯培养，防止外来杂菌污染，也保护操作者与环境；
• 核心是消毒与灭菌：

	消毒	灭菌
程度	杀灭部分微生物（不含芽孢）	杀灭全部微生物（含芽孢、孢子）
常用方法	煮沸、巴氏消毒、化学药剂	灼烧、干热、高压蒸汽
对象	皮肤、空气、操作台面	培养基、接种工具、器皿

• 常用灭菌方法：
  • 灼烧灭菌：接种环、接种针等金属工具直接在火焰上灼烧；
  • 干热灭菌：玻璃器皿、金属用具，$160\ ^\circ\text{C}\sim 170\ ^\circ\text{C}$ 加热 $1\sim 2$ 小时；
  • 高压蒸汽灭菌：培养基、蒸馏水等，在 $100\ \text{kPa}$、$121\ ^\circ\text{C}$ 下维持 $15\sim 30$ 分钟；
• 巴氏消毒法：$70\ ^\circ\text{C}\sim 75\ ^\circ\text{C}$ 煮 $30$ 分钟，或 $80\ ^\circ\text{C}\sim 90\ ^\circ\text{C}$ 煮 $30\sim 60$ 秒，既杀菌又保留营养和风味，用于牛奶、果酒等。

微生物的纯培养

• 纯培养：从只含一种微生物的群体中，或从混杂群体中分离出单一菌株并培养；
• 接种是纯培养的关键，常用两种方法：

平板划线法

• 原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线稀释，逐渐把聚集的菌种分散为单个细胞；
• 划线要点：每次划线前后都要灼烧接种环并冷却；后一区的划线要从前一区的末端开始，且各区互不交叉；最后可获得由单个细胞繁殖成的单个菌落。

稀释涂布平板法

• 原理：将菌液梯度稀释后，取少量涂布到固体培养基表面，使单个细胞均匀分散；
• 优点：菌落分散均匀，便于计数和挑取单菌落。

微生物的计数与保存

• 稀释涂布平板法计数：统计培养后平板上的菌落数，反推原菌液中的活菌数目；
  • 为使结果准确，一般选择菌落数在 $30\sim 300$ 之间的平板计数；
  • 每个稀释度至少涂布 $3$ 个平板，取平均值；
  • 该法测得的数目往往偏小：两个或多个细胞连在一起时只形成一个菌落；
• 计算公式（设稀释倍数为 $n$，涂布体积为 $V\ \text{mL}$，平均菌落数为 $C$）：

$\text{每毫升活菌数}=\frac{C\times n}{V}$

• 显微镜直接计数法：用血细胞计数板在显微镜下直接数，测得的是活菌与死菌的总数；
• 菌种保存：
  • 临时或短期保存：接种到固体斜面培养基上，$4\ ^\circ\text{C}$ 冰箱冷藏，需定期转接；
  • 长期保存：在 $-20\ ^\circ\text{C}$ 以下，向培养液中加入甘油并冷冻保存。

发酵工程及其应用

发酵工程

• 发酵工程（Fermentation Engineering）：采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用产品，或直接把微生物应用于工业生产的技术；
• 与传统发酵相比，发酵工程是大规模、机械化、自动化的纯种发酵，可精确控制条件；
• 一般流程：

• 核心设备是发酵罐，发酵过程中要严格控制温度、pH、溶氧、通气量、搅拌速度等，并及时检测培养液中的微生物数目、产物浓度等指标；
• 发酵的产物包括：
  • 微生物细胞本身（如单细胞蛋白、食用菌）；
  • 微生物的代谢产物（如抗生素、氨基酸、有机酸、酶、维生素等）。

发酵工程的应用

• 食品工业：生产酒类、食醋、酱油、乳制品，以及单细胞蛋白（微生物菌体本身作食品或饲料）；
• 医药工业：生产抗生素、维生素、氨基酸，以及利用基因工程菌生产胰岛素、干扰素、疫苗等；
• 农牧业：生产微生物肥料、微生物农药、饲料添加剂；
• 环境保护：处理污水与有机废弃物。

第二章 基因工程

基因工程的原理

基因工程的概念

• 基因工程（Genetic Engineering，又称基因拼接技术、DNA 重组技术）：按人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，转移到另一种生物细胞内定向改造其遗传性状的技术；
• 操作水平：DNA（基因）水平；原理：基因重组；
• 特点：可以打破物种界限，实现定向改造，使不同种生物的基因重新组合；
• 结果：产生转基因生物或表达出人类需要的产物。

基因工程的工具

基因工程需要三种基本工具：限制酶（分子手术刀）、DNA 连接酶（分子缝合针）、载体（分子运输车）。

限制酶（限制性核酸内切酶）

• 来源：主要从原核生物（细菌）中分离，是其抵御外来 DNA 的防御机制；
• 功能：识别双链 DNA 上特定的核苷酸序列，并在特定位点切开磷酸二酯键；
• 专一性：一种限制酶只识别一种特定序列，识别序列通常为 $6$ 个碱基且呈回文结构；
• 切割结果分两类：

	黏性末端	平末端
切割位置	在识别序列内错位切开磷酸二酯键	在识别序列中央平齐切开
末端	露出几个未配对的单链碱基	无单链突出
连接	末端互补，容易配对连接	不能互补，连接较困难

例如 $\text{EcoR I}$ 识别 $\text{GAATTC}$，在 $\text{G}$ 与 $\text{A}$ 之间切开，产生带 $\text{AATT}$ 突出的黏性末端。

DNA 连接酶

• 功能：把两段 DNA 之间的缺口连接起来，即催化形成磷酸二酯键；
• 常用两种：
  • $\text{E.coli}$ DNA 连接酶：只能连接黏性末端；
  • $\text{T}_4$ DNA 连接酶：黏性末端和平末端都能连接，但连接平末端的效率较低；
• 注意与 DNA 聚合酶区分：DNA 连接酶连接的是两个 DNA 片段（缝合缺口），DNA 聚合酶是在模板上延伸子链。

载体

• 作用：把目的基因运送到受体细胞中，并使其在受体细胞中稳定存在、复制或表达；
• 最常用的载体是质粒——细菌细胞内一种独立于拟核 DNA 的小型环状 DNA；此外还有噬菌体、动植物病毒等；
• 一个理想的载体应具备：
  • 能在受体细胞中自我复制，或整合到受体染色体上随之复制；
  • 有一个至多个限制酶切点，供目的基因插入；
  • 有标记基因（如抗生素抗性基因），便于筛选含重组 DNA 的受体细胞；
  • 对受体细胞无害。

基因工程的操作步骤

基因工程的操作一般包括四个步骤：获取目的基因、构建基因表达载体、导入受体细胞、检测与鉴定。其中构建基因表达载体是核心。

第一步：获取目的基因

• 目的基因：编码人们所需蛋白质（或性状）的基因；
• 获取途径：
  • 从基因文库中获取：把生物全部 DNA 切成片段、分别导入受体菌保存，构成基因组文库或 cDNA 文库；
  • 利用 PCR 扩增：已知目的基因序列时，用 PCR 大量复制；
  • 人工化学合成：目的基因较小、序列已知时直接合成。

第二步：构建基因表达载体

• 目的：使目的基因能在受体细胞中稳定存在并表达，是基因工程的核心；
• 组成：目的基因 + 启动子 + 终止子 + 标记基因；
  • 启动子：RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录，是转录能否开始的关键；
  • 终止子：使转录在此终止；
  • 标记基因：用于筛选含目的基因的细胞；
• 构建过程：用同一种限制酶分别切割目的基因和载体，使二者产生相同的黏性末端，再用 DNA 连接酶连接成重组 DNA。

第三步：将目的基因导入受体细胞

• 原理：转化——受体细胞吸收外源 DNA 并使其性状发生改变；
• 不同受体的常用方法：

受体	常用导入方法
植物细胞	农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
动物细胞	显微注射法（常用受精卵）
微生物	用 $\text{Ca}^{2+}$ 处理使细菌成为感受态后转化

• 农杆菌转化法：农杆菌的 $\text{Ti}$ 质粒上有一段 $\text{T-DNA}$ 可转移并整合到植物染色体上，把目的基因插入 $\text{T-DNA}$ 即可随之转移。

第四步：目的基因的检测与鉴定

• 分子水平检测：
  • 检测目的基因是否插入：用DNA 分子杂交（DNA–DNA），看是否含目的基因；
  • 检测是否转录出 mRNA：用分子杂交（DNA–RNA）；
  • 检测是否翻译出蛋白质：用抗原–抗体杂交；
• 个体水平鉴定：进行相关性状的鉴定（如转抗虫基因的棉花要做抗虫接种实验）。

PCR 技术

• PCR（Polymerase Chain Reaction，聚合酶链式反应）：在体外大量扩增特定 DNA 片段的技术；
• 原理：以 DNA 半保留复制为基础，在体外重复「变性—复性—延伸」的循环；
• 必需条件：模板 DNA、两种引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的 DNA 聚合酶（$\text{Taq}$ 酶）、缓冲液；
• 引物（Primer）：一小段与模板互补的单链 DNA 或 RNA，DNA 聚合酶只能从引物的 $3'$ 端开始延伸，故 PCR 必须有引物；
• 一个循环的三个步骤：

步骤	温度	过程
变性	$90\ ^\circ\text{C}\sim 95\ ^\circ\text{C}$	高温使双链解开为单链模板
复性	$55\ ^\circ\text{C}\sim 60\ ^\circ\text{C}$	降温使引物与模板互补配对
延伸	$72\ ^\circ\text{C}$	聚合酶以脱氧核苷酸延伸子链

• 扩增倍数：每循环一次 DNA 数目加倍，$n$ 个循环后由 $1$ 个模板变为 $2^n$ 个；
• 因反复经历 $90\ ^\circ\text{C}$ 以上高温，必须使用从嗜热菌中提取的耐高温 DNA 聚合酶，普通酶会失活。

基因工程的应用与安全性

基因工程的应用

• 农业：培育抗虫、抗病、抗逆、高产、优质的转基因作物（如抗虫棉、耐贮存番茄）；
• 医药：生产基因工程药物（如利用大肠杆菌生产人胰岛素、干扰素）和基因工程疫苗；
• 环保：培育能降解污染物的超级细菌处理污染；
• 基础研究：作为研究基因结构与功能的工具。

转基因生物的安全性

• 争论集中在食物安全、生物安全、环境安全三方面；
• 支持方：转基因技术是常规育种的延伸，经过严格检验的产品是安全的；
• 谨慎方：可能出现新的过敏原或毒性物质，外源基因可能通过花粉等扩散到近缘物种，影响生物多样性；
• 我国态度：不反对、不禁止，但要加强监管、规范管理、科学评估、严格审批。

第三章 细胞工程

植物细胞工程

理论基础

• 细胞工程（Cell Engineering）：以细胞为基本单位，在细胞水平或细胞器水平上，按人们的意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的技术；
• 植物细胞工程的理论基础是细胞的全能性——已分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的潜能。

植物组织培养

• 原理：细胞的全能性；
• 概念：在无菌和人工控制的条件下，把植物的离体器官、组织或细胞培养在含有营养物质和植物激素的培养基上，诱导其发育成完整植株；
• 流程：

• 两个关键过程：
  • 脱分化：使已分化的细胞恢复分裂能力，形成排列疏松、无规则的愈伤组织；
  • 再分化：诱导愈伤组织分化出根、芽等器官，进而形成完整植株；
• 植物激素中，生长素与细胞分裂素的比例决定分化方向：比例适中利于愈伤组织；比值高利于生根，比值低利于长芽；
• 应用：微型繁殖（快速大量无性繁殖优良品种）、制备人工种子（把胚状体包裹在胶囊中）、生产脱毒苗、生产次生代谢产物。

植物体细胞杂交

• 概念：把不同种植物的体细胞融合成杂种细胞，再培育成新植株的技术；
• 意义：克服远缘杂交不亲和的障碍，实现不同种间的遗传物质结合；
• 流程：

• 去壁：用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，得到有活力的原生质体；
• 诱导融合的方法：物理法（离心、振动、电激）和化学法（聚乙二醇 PEG）；
• 融合完成的标志：新的细胞壁再生；
• 关键：诱导原生质体融合，融合依据的是细胞膜的流动性。

动物细胞工程

动物细胞培养

• 原理：细胞增殖；
• 概念：从动物体内取出相关的组织，将其分散成单个细胞，在体外条件下让细胞增殖的技术；
• 流程：

• 用**胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）**把组织处理成分散的单个细胞制成细胞悬液；
• 培养条件：无菌、无毒的环境，营养（合成培养基常需加入血清、血浆等天然成分），适宜的温度和 pH，气体环境（$\text{O}_2$ 保证呼吸，$\text{CO}_2$ 维持 pH）；
• 细胞特性：
  • 贴壁生长：多数细胞要附着在瓶壁上才能增殖；
  • 接触抑制：细胞长成单层、相互接触后停止分裂；
  • 细胞株与细胞系：原代培养的细胞传至 $10\sim 50$ 代后能维持二倍体核型的为细胞株；发生基因突变、成为能无限增殖的为细胞系。

动物体细胞核移植与克隆

• 动物体细胞核移植：把动物体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使其发育成新个体的技术；
• 克隆：由无性繁殖产生遗传物质相同的个体或细胞群，核移植是动物克隆的核心；
• 用卵母细胞而非受精卵作受体的原因：卵母细胞体积大、易操作，且其细胞质中含有能促使体细胞核全能性表达的物质；
• 「多莉」羊流程：

• 「多莉」的性状主要与供核的母羊相同（细胞核控制性状），少量性状受卵母细胞质中的遗传物质影响；
• 意义：加速家畜遗传改良、保护濒危物种、生产转基因克隆动物。

单克隆抗体

• 单克隆抗体（Monoclonal Antibody）：由单个 B 淋巴细胞增殖产生的、化学性质单一、特异性强的抗体；
• 制备原理：把两种细胞的优势结合起来——

	骨髓瘤细胞	效应 B 淋巴细胞
优势	能无限增殖	能产生特异性抗体
不足	不能产生抗体	不能无限增殖

• 杂交瘤细胞同时具备「无限增殖」和「产生特异性抗体」两大特性；
• 制备流程：

• 两次筛选：第一次用特定培养基筛选出杂交瘤细胞（除去未融合和自身融合的细胞）；第二次通过抗体检测筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞；
• 诱导融合方法：物理法、化学法，以及动物细胞特有的灭活的病毒（如灭活的仙台病毒）；
• 优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备；
• 应用：诊断试剂、运载药物的「生物导弹」（把抗体与药物结合，精准杀灭癌细胞而不伤害正常细胞）。

细胞融合与器官移植

• 细胞融合：两个或多个细胞融合成一个细胞的过程；诱导方法有物理法、化学法（PEG）、生物法（灭活的病毒）；
• 胚胎干细胞（Embryonic Stem Cell，ES 细胞）：来自早期胚胎或原始性腺，具有发育的全能性或多能性，可在体外增殖而不分化，是组织工程和再生医学的重要来源；
• 器官移植面临的主要问题：免疫排斥反应和供体器官短缺；可通过组织配型、免疫抑制、异种器官（转基因动物提供器官）等途径缓解。

第四章 胚胎工程

受精与早期胚胎发育

受精

• 受精：精子和卵子融合形成受精卵的过程，一般在雌性动物的输卵管内完成；
• 精子获能：刚排出的精子无受精能力，须在雌性生殖道内经历获能才能受精；
• 防止多精入卵的两道屏障：
  • 透明带反应：精子入卵后透明带结构改变，阻止其他精子穿过；
  • 卵细胞膜反应（卵黄膜封闭作用）：卵细胞膜发生变化，阻止后续精子进入；
• 受精完成的标志：出现雌、雄两个原核，或在卵细胞膜与透明带之间可见两个极体。

早期胚胎发育

• 发育顺序：

$\text{受精卵}\to\text{卵裂}\to\text{桑椹胚}\to\text{囊胚}\to\text{原肠胚}$

• 卵裂期：受精卵进行有丝分裂，细胞数目增多但胚胎总体积不增大，每个细胞体积减小，有机物总量减少；
• 囊胚：出现囊胚腔，细胞分化为内细胞团（将发育为胎儿）和滋养层（将发育为胎膜和胎盘）；
• 原肠胚：出现外胚层、中胚层、内胚层三个胚层，各胚层将分化成不同的组织和器官。

胚胎工程技术及应用

胚胎移植

• 胚胎移植：把良种雌性动物体内的早期胚胎，或体外培育的早期胚胎，移植到同种、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育的技术；
• 被称为其他胚胎工程技术的「最后一道工序」；
• 生理学基础：
  • 供、受体在生理上的一致性——须用激素处理使供、受体同期发情；
  • 受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥；
  • 胚胎在受体子宫内有相对独立的发育能力，受体只提供发育的环境和营养，不改变胚胎的遗传特性；
• 意义：充分发挥优良母畜的繁殖潜力，是家畜快速繁育和胚胎工程推广的桥梁。

体外受精与试管动物

• 试管动物：卵母细胞与精子在体外受精，发育成早期胚胎后移植到母体内产生的后代；
• 流程：

• 卵母细胞要培养到减数第二次分裂中期（$\text{MII}$ 中期）才具备受精能力；精子须先获能。

胚胎分割

• 胚胎分割：把一个早期胚胎切割成两份或多份，再分别移植，从而获得同卵双胎或多胎的技术，属于动物的无性繁殖；
• 一般选桑椹胚或囊胚进行分割；分割囊胚时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和发育；
• 结果：得到遗传物质完全相同的后代。

胚胎干细胞的应用

• 利用胚胎干细胞可在体外培养获得多种组织、器官，用于组织工程与再生医学；
• 结合转基因和核移植技术，可获得转基因克隆动物或作为生物反应器生产药用蛋白。

第五章 生物技术的安全性与伦理问题

转基因生物的安全性

• 转基因技术的安全性争论集中在三方面：

方面	担忧
食物安全	可能出现新过敏原、抗生素抗性等
生物安全	外源基因扩散、影响物种多样性
环境安全	转基因生物成为「入侵物种」破坏生态

• 理性态度：既要看到转基因技术的巨大价值，也要正视潜在风险，通过科学评估、规范监管、严格审批趋利避害。

关注生殖性克隆人

• 治疗性克隆：利用克隆技术得到胚胎干细胞，进而获得组织、器官用于医疗，不以生育为目的——多数国家在严格监管下允许研究；
• 生殖性克隆：以克隆出完整个体为目的，即「克隆人」——因严重违背伦理道德、损害人类尊严，为世界各国普遍禁止；
• 我国明确态度：禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。

关注基因诊断与基因治疗

• 基因诊断：利用 DNA 分子杂交等技术，检测特定基因是否存在、是否异常，从而诊断遗传病或病原体感染；具有灵敏、特异、快速的特点；
• 基因治疗：把正常的外源基因导入患者细胞，以补偿缺陷基因或抑制异常基因，从根本上治疗疾病；
  • 途径分为体外途径（在体外将基因导入受体细胞再输回体内）和体内途径（把基因直接导入患者体内）；
  • 是目前最有希望根治遗传病的方法，但技术尚不成熟，仍面临安全性和伦理的挑战。