基因工程及其應用3

基因工程及應用

隨著社會的發(fā)展，人們的需求越來越趨于多樣化，人們希望按照自己的意圖改變物種的基因，以期獲得新的性狀、得到新的生物產品。經典遺傳學主要通過自然選育來挑選已發(fā)生自發(fā)突變的新變種；通過用物化因子（如輻射、藥物處理等）來進行人工誘變，得到所需的性狀；通過細胞雜交使得某種突變性狀得以顯現(xiàn)，從而尋找新類型。但所有這些，都具有相當大的偶然性，效率不高，難以真正看到基因。由于經典遺傳學所研究的基因不能離開染色體而獨立進行復制，所以基因拷貝數(shù)的增加是有限的；由于染色體減數(shù)分裂受同源性的支配，遠緣雜交難以實現(xiàn)。人們強烈希望新的育種方式出現(xiàn)。在疾病防治方面，有許多嚴重威脅人類健康的病癥，如遺傳性疾病、心血管病、惡性腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病等，病因還不太清楚。解決這些問題，必需依賴于生命科技甚至整個科學技術的革命.

在上世紀中下葉，科學進步的機遇終于到來，這就是分子生物學理論的創(chuàng)立和突破性進展，特別是基因工程（遺傳工程）-----DNA體外重組技術的出現(xiàn)。一、基因工程的基本內容

基因工程，確切地講就是重組DNA技術，指在體外將不同來源的DNA進行剪切和重組，形成雜合DNA或稱嵌合DNA分子，然后將其導入特定的宿主細胞，得到大量擴增和表達，使宿主細胞獲得新的遺傳特性，產生新的基因產物?；蚬こ?，或稱遺傳工程，興起于20世紀70年代。人類實現(xiàn)對基因進行自如地操作、轉移和改造的理想，是在核酸限制性內切酶、載體質粒、連接酶和其它修飾酶被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)以后。在此基礎上，核酸和蛋白質序列測定、基因體外快速突變、DNA的人工合成等，則使得基因工程逐漸成熟和發(fā)展。二、基因工程的基本程序質粒：環(huán)狀DNA分子，它的分子量較小，可以自由地進入細菌細胞，還能獨立自主地復制，具有一套與細胞核染色體相對獨立的遺傳信息?；蚬こ痰幕境绦蚴牵海?）獲得目的基因（外源DNA片段）（2）將目的基因連接到載體上，得雜化載體；（3）將雜化載體（環(huán)狀的DNA）引入宿主細胞（受體細胞），使目的基因及載體上其它基因得以轉錄和翻譯。載體質粒外源DNA片段外源DNA插入剪切引入宿主細胞選出含有重組DNA的細胞擴增abbAAb

例題解析1、

農業(yè)上大量使用化肥存在許多負面影響，“生物固氮”已成為一項重要研究課題，實驗證明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、藍藻等）將空氣中的N2固定為NH3的過程。（1）與人工合成NH3所需的高溫、高壓條件相比，生物固氮的順利進行是因為根瘤菌、藍藻體內含有特定的

，這類物質的化學本質是

。（2）人們正在著力研究轉基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小麥等），某科學家將根瘤菌、細胞中的固氮基因，通過基因工程方法轉移到水稻植株細胞中，經檢測，轉基因水稻具備了固氮功能。據(jù)上述材料分析：①固氮基因已經整合到水稻細胞的

中。②寫出水稻細胞中固氮基因得到表達的反應式。酶蛋白質DNA

轉錄翻譯

DNA（固氮基因）RNA蛋白質2、干擾素是治療癌癥的重要物質，人血液中每升只能提取0.05μg干擾素，因而其價格昂貴，平民百姓用不起。但美國有一家公司用遺傳工程方法合成了價格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：（1）從人的淋巴細胞中提取能指導干擾素合成的

，并使之與一種叫做質粒的DNA結合，然后移植到酵母菌內，從而用酵母菌來

。（2）酵母菌能用

方式繁殖，速度很快，所以，能在較短的時間內大量生產

。利用這種方法不僅產量高，并且成本也較低?；虍a生干擾素出芽干擾素3、細菌通常是具有雙鏈環(huán)狀DNA的單細胞生物?，F(xiàn)有甲、乙兩種細菌，基因型分別是abd和ABD，通過基因工程使甲細菌后代產生出乙細菌B基因所控制的產物，具體過程如圖所示，試據(jù)圖回答。（1）從細胞的結構看，細菌屬于

生物。（2）圖中剪切DNA的“剪刀”和粘接DNA的“膠水”，其實是兩種不同的酶，它們都只能在DNA的一定位置進行剪切和粘接，說明它們具有

的特點。（3）新細菌與甲、乙細菌的表現(xiàn)都不同，從變異來源看，這是人工條件下的一種

。（4）假如B基因是來自人體細胞，則甲子代也可產生出相應的人體物質，這說明在翻譯過程中，細菌和人類共套

。（5）在DNA分子中“拼接”上某個基因或“切割”掉某個基因，并不影響各基因的功能，這說明基因具有

原核專一性基因重組遺傳密碼相對的獨立性4、“人類基因組計劃”的研究工作已經歷時10年，投資近百億美元。一開始它是一項“國際參與，免費分享”的國際合作研究項目，現(xiàn)在由于其潛在的巨大經濟價值，使得它還未完成時，爭搶就已經開始，而且愈演愈烈的趨勢。起步本已較晚的我國生物科技人員還面臨著經費嚴重不足等巨大困難，但是他們說：“我們的民族已經在信息產業(yè)的上游-----軟件和硬件上受制于人，我們再也不能讓我們的子孫后代在這個領域付出代價！”當該課題組的楊煥明、汪鍵在沒有研究經費的情況下找袁隆平幫忙時，袁隆平爽快地道：“拿合同來”。（1）從細胞學上講，基因的載體是

其排列特點是

。（2）文中的“基因序列”指

，因為它代表控制生命活動的全套

，所以基因序列的測定對于探索生命奧秘意義重大：（3）“編碼基因”一詞中的“編碼”，是指為生命活動的體現(xiàn)者

編碼。（4）文中袁隆平是我國的

專家，他使用的方法主要是