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第3节基因工程与转基因生物复旦实验中学蒋文明一、基因工程我国具有自主知识产权的抗虫棉的培育程序：将重组DNA导入选育棉花细胞内使抗虫基因在该棉花细胞中表达从具有抗虫性状的细菌DNA分子中获取抗虫基因将抗虫基因与运载体拼接成为重组DNA需要三种工具：◆切割DNA◆连接DNA和运载体◆运载体切割DNA的工具——限制性核酸内切酶就是当异源DNA分子渗入细胞后，要遭到它的切割破坏◆专一性——能识别双链DNA分子的某些特定脱氧核苷酸序列，并且切断其中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的键。如：特点：限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列GAATTCCTTAAG限制酶HindⅢ识别的碱基序列AAGCTTTTCGAA◆限制异原DNA的入侵并使之失去活力，对自身的DNA无损害作用。◆限制酶可以产生黏性末端——即在切割时，DNA双链不在同一处断开，因而产生的片段都带有数个碱基的尾巴。如：GAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGAATTCGGCTTAA黏性末端黏性末端切下的DNA片段DNA连接酶广泛存在于：细菌、噬菌体、酵母菌、植物和动物细胞内。作用：将断裂的DNA黏性末端连接起来基因工程的运载体——质粒概念：独立于细菌拟核DNA外的，能自主复制的双链闭环的DNA分子。◆质粒DNA分子上含有特殊的遗传标记基因，如：抗四环素抗性基因抗青霉素抗性基因基因工程——基因工程是指依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，是后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。◆在宿主细胞内可以独立复制，也可以组合到宿主细胞的DNA分子中二、基因工程的基本过程四个步骤：◆获取目的基因◆目的基因与运载体重组◆重组DNA分子导入受体细胞◆筛选含目的基因的受体细胞◆获取目的基因目的基因——是人们为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因从生物体细胞中分离通过化学方法人工合成获得目的基因的方法步骤基因定位（确定目的基因在DNA上的位子）用限制酶从DNA分子中切取mRNADNA方法逆转录酶◆目的基因与运载体重组◆筛选含目的基因的受体细胞用与切取目的基因相同的限制酶将质粒切开，然后在DNA连接酶的作用下，使目的基因与质粒组合，形成重组质粒。（重组DNA）◆重组DNA分子导入受体细胞●质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因，所以重组质粒也具有遗传标记基因（如抗生素抗性基因，也可以在质粒上人工重组抗性基因）。●受体细胞获得重组质粒的同时也获得了抗性基因，所以受体细胞能在含有抗生素的培养基中生长，未成功导入重组质粒的受体细胞无法在含有抗生素的培养基中生长而死亡。练习1、质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是_____细菌在含青霉素培养基上生长情况细菌在含四环素培养基上生长情况①能生长能生长②能生长不能生长③不能生长能生长A．①是c；②是b；③是aB．①是a和b；②是a；③是bC．①是a和b；②是b；③是aD．①是c；②是a；③是bA2、下列有关基因工程技术的正确叙述是------------------（）①细菌质粒是基因工程常用的运载体②所有的限制酶都能识别同一种特定的核苷酸序列③选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快④只要目的基因进入了受体细胞就能成功地实现表达A.③④B.①②C.①③D.②④C3、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4．限制性内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断，一种能对GAATTC专一识别的限制酶，打断的化学键是--------------------------------------------------------------------（）A．G与A之间的键B．G与C之间的键C．A与T之间的键D．磷酸与脱氧核糖之间的键CD三、转基因技术的应用◆微生物基因工程特点：操作较为容易，研制周期比较短，通过发酵大量生产。成果：药用蛋白质的规模化生产。如：结构简单繁殖迅速治疗：胰岛素依赖性糖尿病——人胰岛素急性胰腺炎、糖尿病和肢端肥大症——人脑激素（人生长激素释放抑制因子）肺气肿——αⅠ抗胰蛋白酶不排卵症——绒毛膜促性腺素恶性肿瘤——白细胞介素溶血栓——组织型纤溶酶原吉活剂抗肿瘤——肿瘤坏死因子助产——松弛素◆植物基因工程成果：培育出抗性植物，如；我国的转基因抗虫棉。全世界有近200种转基因植物，我国有抗病毒烟草、耐储存转基因番茄正在研究将预防乙型肝炎、龋齿等疾病的疫苗基因转入植物，来培育植物疫苗，以期通过食物获得疫苗接种。◆动物基因工程特点：●以受精卵作为受体细胞●用显微注射的方法将目的基因导入受精卵●使受精卵发育成转基因动物♂♀×成果：●巨型小鼠（内含外源生长激素基因）●●可以培育生产人源性蛋白质药物的动物（既动物基因工程培育的乳腺生物反应器）四、转基因生物产品的安全性