转基因技术 张续阳19301050228 技术原理:转基因指的是有目的地把一个物种的一段或几段基因转移到 另一个物种细胞中的过程。如果一段基因被转移进另一个物种后仍能发挥 其原有的作用,得到具有预期功能的新物种,就表明这次“转基因操作成功 1.基因的剪辑与拼接 通过限制性核酸内切酶在DNA长链中剪下所需片段,再通过DNA连接酶将不 同片段连接到一起。美囯科学家科恩和博耶联手,用内切酶从非洲爪蟾的基 因组中分离出控制合成核糖体RNA的基因,再用连接酶把这个基因与质粒连 接,并导入大肠杄菌中。随后,大肠杄菌居然开始合成非洲爪蟾的核糖体RNA 了。这个实验结果如平地春雷,震撼了整个科学界。 GA T C -+--+-+-: AA TT C C AiG CTTA A 切割酶切割基因片段) (连接酶连接基因片段) 2.转基因载体:微生物质粒 如何把分离出来的基因送到受体中去?在基因工程常用 的运送载体有:质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒主要存在于 各种微生物细胞中。在植物的叶绿体和线粒体等胞器中也存在8 有质粒。质粒实际上就是DNA分子,大部分质粒以双链闭合环 状形式存在于细胞质中。它能进行自主复制遗传。质粒所含的 大肠杆菌细胞 基因对宿主细胞一般是非必须的,但在某些特殊条件下,质粒 能赋予宿主细胞以特殊的机能。质粒与染色体的区别是:染色 抗菌素抗性基因 体是DNA分子再加上包裹的蛋白质,而质粒是DNA分子裸露于 细胞质中,在一个细胞中,有一个到多个质粒,数量不等。在 控制质粒DNA 转移的基因 真核细胞中,染色体又进一步被细胞核膜保护。质粒分子的大 小范围从1000碱基对到100万碱基对。 染色体由于得到蛋白质以及细胞核膜保护,其遗传功能是稳定的,稳定遗传 的基因也就是细胞的主要遗传因子。而裸露的质粒是不稳定的,但是它往往具有 某些特殊的遗传功能。比如它往往能使细菌快速获得抗药性。在基因工程中,就
转基因技术 张续阳 19301050228 技术原理：转基因指的是有目的地把一个物种的一段或几段基因转移到 另一个物种细胞中的过程。如果一段基因被转移进另一个物种后仍能发挥 其原有的作用，得到具有预期功能的新物种，就表明这次“转基因操作成功 了” 1.基因的剪辑与拼接 通过限制性核酸内切酶在 DNA 长链中剪下所需片段，再通过 DNA 连接酶将不 同片段连接到一起。美国科学家科恩和博耶联手，用内切酶从非洲爪蟾的基 因组中分离出控制合成核糖体 RNA 的基因，再用连接酶把这个基因与质粒连 接，并导入大肠杆菌中。随后，大肠杆菌居然开始合成非洲爪蟾的核糖体 RNA 了。这个实验结果如平地春雷，震撼了整个科学界。 （ 切 割 酶 切 割 基 因 片 段 ） （连接酶连接基因片段） 2.转基因载体：微生物质粒 如何把分离出来的基因送到受体中去？在基因工程常用 的运送载体有：质粒、 噬菌体和动植物病毒。质粒主要存在于 各种微生物细胞中。在植物的叶绿体和线粒体等胞器中也存在 有质粒。质粒实际上就是 DNA 分子，大部分质粒以双链闭合环 状形式存在于细胞质中。它能进行自主复制遗传。质粒所含的 基因对宿主细胞一般是非必须的，但在某些特殊条件下，质粒 能赋予宿主细胞以特殊的机能。质粒与染色体的区别是：染色 体是 DNA 分子再加上包裹的蛋白质，而质粒是 DNA 分子裸露于 细胞质中，在一个细胞中，有一个到多个质粒，数量不等。在 真核细胞中，染色体又进一步被细胞核膜保护。质粒分子的大 小范围从 1000 碱基对到 100 万碱基对。 染色体由于得到蛋白质以及细胞核膜保护，其遗传功能是稳定的，稳定遗传 的基因也就是细胞的主要遗传因子。而裸露的质粒是不稳定的，但是它往往具有 某些特殊的遗传功能。比如它往往能使细菌快速获得抗药性。在基因工程中，就
是利用连接酶,把从其他物种DNA分子剪切下来的基因片段给连接上微生物细胞 中的质粒分子上。根据质粒的分子大小和结构特征,通过超离心等技术可将质粒 与染色体DNA分开,从而得到质粒。再把质粒注入受体细胞。质粒在生物快速进 化中具有重大意义 3.基因转移:质粒上的转座因子 在微生物细胞中的染色体和质粒分子上,还存在一类特殊基因,叫转座因子。 它能在不同染色体或质粒上转移自己的位置。这种能改变自身位置的一段DNA序 列,广泛存在于原核和真核细胞中,由美囯遗传学家首先在玉米中发现,并因此 荣获1983年度诺贝尔奖。复杂转座因子大小可以达5000碱基对。 转座因子的转座可引发多种遗传学效应。这些效应不仅在生物进化上有重要 的意义,而且已成为遗传学研究中的一种重要的工具。这些遗传变化主要包括 插入突变、产生染色体畸变、基因的移动和重排。由于转座作用可能使一些原来 在染色体上相距甚远的基因组合到一起,构建成一个操纵子或表达单元,也可能 产生一些具有新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子,具有生物进化上的重要 意义 自然界的微生物可通过多种途径进行水平方向的基因转移,通常被称为水平 基因转移或称侧向基因转移,并通过基因的重新组合以适应随时改变的环境以求 生存。这种转移不仅发生在不同的微生物细胞之间,而且也发生在微生物与高等 动植物之间,例如引起人体结核病的结核分歧杄菌基因组上有8个人的基因,获 得这些基因可以使该菌抵抗人体的免疫防御系统,而得以生存。而在人的基因组 上发现至少有223个基因是来自细菌的。最近的研究进一步证明,癌细胞基因组 更易接纳细菌基因。因此,基因的转移和交换是普遍存在的,这是生物进化的重 要动力之
是利用连接酶，把从其他物种 DNA 分子剪切下来的基因片段给连接上微生物细胞 中的质粒分子上。根据质粒的分子大小和结构特征，通过超离心等技术可将质粒 与染色体 DNA 分开，从而得到质粒。再把质粒注入受体细胞。质粒在生物快速进 化中具有重大意义。 3.基因转移：质粒上的转座因子 在微生物细胞中的染色体和质粒分子上，还存在一类特殊基因，叫转座因子。 它能在不同染色体或质粒上转移自己的位置。这种能改变自身位置的一段 DNA 序 列，广泛存在于原核和真核细胞中，由美国遗传学家首先在玉米中发现，并因此 荣获 1983 年度诺贝尔奖。复杂转座因子大小可以达 5000 碱基对。 转座因子的转座可引发多种遗传学效应。这些效应不仅在生物进化上有重要 的意义，而且已成为遗传学研究中的一种重要的工具。这些遗传变化主要包括： 插入突变、产生染色体畸变、基因的移动和重排。由于转座作用可能使一些原来 在染色体上相距甚远的基因组合到一起，构建成一个操纵子或表达单元，也可能 产生一些具有新的生物学功能的基因和新的蛋白质分子，具有生物进化上的重要 意义。 自然界的微生物可通过多种途径进行水平方向的基因转移，通常被称为水平 基因转移或称侧向基因转移，并通过基因的重新组合以适应随时改变的环境以求 生存。这种转移不仅发生在不同的微生物细胞之间，而且也发生在微生物与高等 动植物之间，例如引起人体结核病的结核分歧杆菌基因组上有 8 个人的基因，获 得这些基因可以使该菌抵抗人体的免疫防御系统，而得以生存。而在人的基因组 上发现至少有 223 个基因是来自细菌的。最近的研究进一步证明，癌细胞基因组 更易接纳细菌基因。因此，基因的转移和交换是普遍存在的，这是生物进化的重 要动力之一
4、转基因工程基本过程 目的片段 限制性酶切位点 基因工程的基本操作可归纳为以下主要步骤: 载体 (1)目的基因的分离或合成 克隆载体 (或表达载体 点核生物 2)外源基因与载体的体外连接 (3)外源基因导入宿主细胞 限制性内切酶酶切 限制性内切酶酶切 (4)目的基因克隆的筛选和鉴定 (5)克隆基因在宿主细胞中的表达 目的基因 技术应用 重组栽体 基因工程疫苗 使用DNA重组生物技术,把天然的或人工合成 导入宿主细胞 的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物 细胞中,使之充分表达,经纯化后而制得的疫 ③)工程菌 苗。应用基因工程技术能制出不含感染性物质 的亚单位疫苗、稳定的减毒疫苗及能预防多种 疾病的多价疫苗。 基因工程胰岛素 筛选与鉴定 1980年代初,美国一家公司通过转基因技术实 H的基因克 现了人体胰岛素的工业生产。其原理是,将人 的基因中负责表达胰岛素的那一段“剪切”下 来,转入大肠杆菌或者酵母菌里,通过后者的 O克隆基因的表达产物 快速增殖达到人体胰岛素的大量生产。全球大多 数糖尿病人才得到了很好的胰岛素治疗。 转基因食品 利用分子生物学技术,将某些生物的基因转移到农作物中去,改造生物的遗传物 质,使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变,从而得到 转基因农作物。以转基因生物为直接食品,作为原料加工生产的食品,以及喂养 家畜得到的衍生食品,在广义上都可以称为转基因食品。因其安全性被广泛质疑, 国际社会对其尚存有很大争议。 技术优缺点 优点:改良农产品品质 植物抗虫基因工程 抗除草剂基因工程 改进逆境适应性 提高农作物产量 植物生物反应器与产品开发(①生产药用蛋白;②表达抗体;③生产某些疫 苗;④生产大量的药用次生代谢产物。) 缺点:转基因作物的食品安全性 潜在毒性问题
4 、转基因工程基本过程 基因工程的基本操作可归纳为以下主要步骤： ▪ (1) 目的基因的分离或合成 ▪ (2) 外源基因与载体的体外连接 ▪ (3) 外源基因导入宿主细胞 ▪ (4) 目的基因克隆的筛选和鉴定 ▪ (5) 克隆基因在宿主细胞中的表达 技术应用 基因工程疫苗 使用 DNA 重组生物技术，把天然的或人工合成 的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物 细胞中，使之充分表达，经纯化后而制得的疫 苗。应用基因工程技术能制出不含感染性物质 的亚单位疫苗、稳定的减毒疫苗及能预防多种 疾病的多价疫苗。 基因工程胰岛素 1980 年代初，美国一家公司通过转基因技术实 现了人体胰岛素的工业生产。其原理是，将人 的基因中负责表达胰岛素的那一段“剪切”下 来，转入大肠杆菌或者酵母菌里，通过后者的 快速增殖达到人体胰岛素的大量生产。全球大多 数糖尿病人才得到了很好的胰岛素治疗。 转基因食品 利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到农作物中去，改造生物的遗传物 质，使其在性状、营养品质、消费品质方面向人类所需要的目标转变，从而得到 转基因农作物。以转基因生物为直接食品，作为原料加工生产的食品，以及喂养 家畜得到的衍生食品，在广义上都可以称为转基因食品。因其安全性被广泛质疑， 国际社会对其尚存有很大争议。 技术优缺点 优点：改良农产品品质： ⚫ 植物抗虫基因工程 ⚫ 抗除草剂基因工程 ⚫ 改进逆境适应性 ⚫ 提高农作物产量 ⚫ 植物生物反应器与产品开发（①生产药用蛋白；②表达抗体；③生产某些疫 苗；④生产大量的药用次生代谢产物。） 缺点：转基因作物的食品安全性 ⚫ 潜在毒性问题
●抗生素抗性问题 不可预见的新功能和新特征 转基因作物的生态安全性 对农业生态系统中生物多样性构成威胁 转基因作物本身可能会变为其他生物的杂草 转基因作物中外源基因的漂移 转基因的水平重组可能形成新的有毒细菌或新病毒或“超级病毒” 有可能引起基因污染 转基因技术与伦理道德 基因隐私权、机会不均等、基因专利、基因歧视等
⚫ 抗生素抗性问题 ⚫ 不可预见的新功能和新特征 转基因作物的生态安全性 ⚫ 对农业生态系统中生物多样性构成威胁 ⚫ 转基因作物本身可能会变为其他生物的杂草 ⚫ 转基因作物中外源基因的漂移 ⚫ 转基因的水平重组可能形成新的有毒细菌或新病毒或“超级病毒” ⚫ 有可能引起基因污染 转基因技术与伦理道德 基因隐私权、机会不均等、基因专利、基因歧视等
