普通生物學(xué)第四篇遺傳與變異第23和24章課件

第4篇遺傳與變異1第4篇遺傳與變異123.1基因工程的相關(guān)技術(shù)23.2基因工程主要的工具酶23.3基因克隆的質(zhì)粒載體23.4重組DNA的基本步驟23.5基因工程的應(yīng)用21重組DNA技術(shù)23223.1基因工程的相關(guān)技術(shù)21重組DNA技術(shù)232重組DNA技術(shù)重組DNA技術(shù)（recombinantDNAtechnique）：是指將一種生物體的某個(gè)特定基因（即目的基因，其本質(zhì)是通過(guò)分離純化或人工合成的DNA分子）與載體DNA在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（宿主細(xì)胞）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的一系列操作程序，也稱(chēng)為分子克隆技術(shù)、遺傳工程、基因工程。3重組DNA技術(shù)重組DNA技術(shù)（recombinantDNA23.1基因工程的相關(guān)技術(shù)423.1基因工程的相關(guān)技術(shù)4核酸的分子雜交DNA的變性與復(fù)性變性：雙鏈分開(kāi)（堿基間氫鍵斷裂）加熱、極端pH、有機(jī)溶劑、低鹽濃度復(fù)性：雙鏈重新締合退火（緩慢降溫），或其它環(huán)境條件復(fù)原雜交：不同來(lái)源的兩條互補(bǔ)核酸序列締合成雙鏈5核酸的分子雜交DNA的變性與復(fù)性變性：雙鏈分開(kāi)（堿基間氫鍵斷分子探針探針(probe)：是指與特定的靶分子發(fā)生特異性相互作用，并可被特殊的方法探知的分子。核酸探針：是指帶有標(biāo)記物的已知序列的核酸片段，它能和與其互補(bǔ)的核酸序列雜交，形成雙鏈，所以可用于待測(cè)核酸樣品中特定基因序列的檢測(cè)。核酸探針?lè)譃镈NA探針、cDNA探針、RNA探針和人工合成的寡核苷酸探針等幾類(lèi)。6分子探針探針(probe)：是指與特定的靶分子發(fā)生特異性相互放射性標(biāo)記物常用的同位素有32P、3H、35S非放射性標(biāo)記物應(yīng)用較多的是生物素和地高辛。二者對(duì)親和素有獨(dú)特的親和力，通過(guò)連接在親和素上的顯色物質(zhì)(如酶、熒光素等)進(jìn)行檢測(cè)。探針標(biāo)記物7放射性標(biāo)記物探針標(biāo)記物7核酸印跡Southern印跡:Southernblot,可以檢測(cè)特定的DNA序列。先用限制性?xún)?nèi)切酶對(duì)DNA樣品進(jìn)行酶切處理，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳將所得DNA片段按分子量大小分離，接著對(duì)凝膠進(jìn)行變性處理，使雙鏈DNA解離成單鏈，并將其轉(zhuǎn)移到NC膜或其它固相支持物上，轉(zhuǎn)移后各DNA片段的相對(duì)位置保持不變。用探針與經(jīng)Southern印跡處理的DNA樣品雜交，洗脫，曝光。8核酸印跡Southern印跡:Southernblot,Southern印跡限制性?xún)?nèi)切酶切DNA電泳分離印跡轉(zhuǎn)移放射性探針雜交膠片顯影膠片曝光9Southern印跡限制性?xún)?nèi)切酶電泳分離印跡轉(zhuǎn)移放射性探針雜10101111Northern印跡:Northernblot,是用來(lái)分析RNA的。Northern印跡的方法與Southern印跡基本相同，可參照進(jìn)行。斑點(diǎn)印跡：Dot-blot，將待測(cè)核酸樣品變性后直接點(diǎn)樣在膜上，稱(chēng)之為斑點(diǎn)印跡。但不能鑒定所測(cè)基因的分子量。原位雜交：將標(biāo)記的核酸探針與細(xì)胞或組織中的核酸進(jìn)行雜交，稱(chēng)為原位雜交。用來(lái)檢測(cè)完整細(xì)胞中的核酸序列。12Northern印跡:Northernblot,是用來(lái)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）PCR技術(shù)就是在體外試管中通過(guò)酶促反應(yīng)有選擇地大量擴(kuò)增（包括分離）一段目的基因的技術(shù)。加入4種物質(zhì)：

（1）作為模板的DNA序列；（2）與目的基因兩條鏈各自5’端序列相互補(bǔ)的DNA引物（20個(gè)左右堿基的短DNA單鏈）；（3）TaqDNA聚合酶；（4）dNTP（dATP,dTTP,dGTP和dCTP）。13聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）PCR技術(shù)就是在體外試管中通過(guò)酶促反PCR的基本步驟：變性、退火、延伸三步反應(yīng)：高溫變性：95oC雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA。低溫退火：約55oC引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位配對(duì)結(jié)合。適溫延伸：72oC以目的基因?yàn)槟０?，從引物?’端延伸，合成互補(bǔ)的新DNA鏈。每一輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可使目的基因片段增加一倍，30輪循環(huán)可獲得——230（1.07×109)個(gè)基因片段。14PCR的基本步驟：高溫變性：95oC雙鏈DNA解鏈成為單鏈DTargetSequenceTargetSequencePCR原理示意圖①模板DNA的熱變性：模板DNA經(jīng)加熱至95℃左右一定時(shí)間后，使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備；15TargetSequenceTargetSequenceTargetSequenceTargetSequencePrimer1Primer25’3’5’5’3’5’3’3’②模板DNA與引物的退火(復(fù)性)：模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合；16TargetSequenceTargetSequenceTargetSequenceTargetSequencePrimer1Primer25’3’5’5’3’5’3’3’TaqDNAPolymerase③引物的延伸：DNA模板--引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈。17TargetSequenceTargetSequenceTargetSequenceTargetSequence每完成一個(gè)循環(huán)需2～4分鐘，2～3小時(shí)就能將待擴(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬(wàn)倍。18TargetSequenceTargetSequence1919No.of No.AmpliconCycles CopiesofTarget1 22 43 84 165 326 6420 1,048,57630 1,073,741,8241cycle=2Amplicon2cycle=4Amplicon3cycle=8Amplicon4cycle=16Amplicon5cycle=32Amplicon6cycle=64Amplicon7cycle=128Amplicon20No.of No.AmpliconCycles Cop23.2基因工程主要的工具酶限制性?xún)?nèi)切酶DNA連接酶反轉(zhuǎn)錄酶2123.2基因工程主要的工具酶限制性?xún)?nèi)切酶21限制性?xún)?nèi)切酶是從細(xì)菌中分離提純的核酸內(nèi)切酶，可以識(shí)別并切開(kāi)核酸序列特定的位點(diǎn)——分子手術(shù)刀。Arber、Smith和Nathans因?yàn)樵诎l(fā)現(xiàn)限制性?xún)?nèi)切酶方面開(kāi)創(chuàng)性工作而共同獲得了1978年的諾貝爾獎(jiǎng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和鑒定了200多種。限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別DNA序列中的回文序列。有些酶的切割位點(diǎn)在回文的一側(cè)，因而可形成粘性末端，另一些酶切割位點(diǎn)在回文序列中間，形成平頭末端。限制性?xún)?nèi)切酶22限制性?xún)?nèi)切酶是從細(xì)菌中分離提純的核酸內(nèi)切酶，可以識(shí)別并切開(kāi)核粘性末端平頭末端。粘性末端23粘性末端平頭末端。粘性末端23DNA連接酶不同來(lái)源的DNA片段，經(jīng)限制性?xún)?nèi)切酶酶切后，由DNA連接酶連接封閉。在一條DNA鏈的3′末端具有一個(gè)游離的羥基（-OH），和在另一條DNA鏈的5′-末端具有一個(gè)磷酸基團(tuán)（-P）的情況下，DNA連接酶能夠催化在2條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶只能封閉雙螺旋DNA上的nick（切口），而不能封閉gap（缺口）。24DNA連接酶不同來(lái)源的DNA片段，經(jīng)限制性?xún)?nèi)切酶酶切后，由D切口nick切口nick切口缺口gap缺口gap缺口25切口nick切口nick切口缺口gap缺口gap缺口25DNA連接酶有兩種：大腸桿菌DNA連接酶:只能連接平齊末端，用NAD+作能源輔助因子噬菌體T4DNA連接酶:能連接平齊末端和粘性末端，用ATP作能源輔助因子。26DNA連接酶有兩種：大腸桿菌DNA連接酶:26T4連接酶27T4連接酶27平齊末端DNA片段的連接：添加接頭→粘性末端添加poly(dA)、poly(dT)

尾部→粘性末端28平齊末端DNA片段的連接：添加接頭→粘性末端2829293030反轉(zhuǎn)錄酶又稱(chēng)RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。是以RNA為模板合成DNA的酶。這種酶是1970年美國(guó)科學(xué)家特明（H.M.Temin）和巴爾的摩（D.Baltimore）分別于動(dòng)物致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)的，他們并因此獲得1975年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。主要用途是從mRNA反轉(zhuǎn)錄合成互補(bǔ)DNA（cDNA）。反轉(zhuǎn)錄酶31反轉(zhuǎn)錄酶又稱(chēng)RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。是以RNA為模板合成D23.3基因克隆的質(zhì)粒載體3223.3基因克隆的質(zhì)粒載體32質(zhì)粒：是細(xì)菌細(xì)胞中獨(dú)立于染色體外可以自主復(fù)制的一段環(huán)狀DNA分子。進(jìn)入到宿主細(xì)胞中的一個(gè)質(zhì)粒可以大量增加其拷貝數(shù)。質(zhì)粒33質(zhì)粒：是細(xì)菌細(xì)胞中獨(dú)立于染色體外可以自主復(fù)制的一段環(huán)狀DNA載體：是一種可以將外源DNA片段送入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的運(yùn)載工具，這種工具也是一個(gè)DNA分子。克隆載體：在載體上插入合適大小的外源DNA片段，并引入到宿主細(xì)胞中進(jìn)行大量繁殖，使外源DNA片段得到大量擴(kuò)增。表達(dá)載體：就是在克隆載體基本骨架的基礎(chǔ)上增加表達(dá)元件（如啟動(dòng)子、RBS、終止子等），使外源DNA片段能夠在宿主細(xì)胞中表達(dá)蛋白質(zhì)。目前最常用的載體包括細(xì)菌質(zhì)粒、l噬菌體、cosmid質(zhì)粒等。34載體：是一種可以將外源DNA片段送入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的質(zhì)粒做為克隆載體的必備條件：具有復(fù)制起點(diǎn)；攜帶選擇標(biāo)記；具有多種限制酶切位點(diǎn)；具有較小分子量和較高拷貝數(shù)；具有安全性。35質(zhì)粒做為克隆載體的必備條件：35質(zhì)粒載體pBR322是研究得最多，使用最早且應(yīng)用最廣泛的大腸桿菌質(zhì)粒載體之一。符號(hào)質(zhì)粒載體pBR322中的“p代表質(zhì)粒；“BR”代表兩位兩位研究者Bolivar和Rogigerus姓氏的字首，“322”是實(shí)驗(yàn)編號(hào)。質(zhì)粒載體pBR32236質(zhì)粒載體pBR322是研究得最多，使用最早且應(yīng)用最廣泛的大腸優(yōu)點(diǎn)一：相對(duì)分子質(zhì)量較小。質(zhì)粒載體pBR322的大小為4361bp,優(yōu)點(diǎn)二：它帶有一個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)，保證了該質(zhì)粒只在大腸桿菌的細(xì)胞中行使復(fù)制的功能。優(yōu)點(diǎn)三：具有兩種抗生素抗性基因，可供轉(zhuǎn)化子的選擇標(biāo)記。優(yōu)點(diǎn)四：具有較高的拷貝數(shù)，經(jīng)過(guò)氯霉素?cái)U(kuò)增以后，每個(gè)細(xì)胞中可累積1000-3000份拷貝，該特性為重組體DNA的制備提供了極大的方便。37優(yōu)點(diǎn)一：相對(duì)分子質(zhì)量較小。質(zhì)粒載體pBR322的大小為436FeaturesofplasmidpBR32238FeaturesofplasmidpBR32238Restrictionmap39Restrictionmap391．該質(zhì)粒比較小，可以插入一段較長(zhǎng)的DNA片段。2．進(jìn)入宿主細(xì)菌細(xì)胞后，pUC18在每個(gè)細(xì)胞中可復(fù)制形成大約500個(gè)拷貝。3．在pUC18中有一小段人為設(shè)計(jì)和插入的具有多種限制性酶切位點(diǎn)的序列，即多克隆位點(diǎn)細(xì)菌質(zhì)粒pUC18401．該質(zhì)粒比較小，可以插入一段較長(zhǎng)的DNA片段。細(xì)菌質(zhì)粒pU23.4重組DNA的基本步驟4123.4重組DNA的基本步驟41重組DNA操作一般步驟：（1）獲得目的基因；（2）與克隆載體連接，形成新的重組DNA分子；（3）用重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞，并能在受體細(xì)胞中復(fù)制和遺傳；（4）對(duì)轉(zhuǎn)化子篩選和鑒定；（5）對(duì)獲得外源基因的細(xì)胞或生物體通過(guò)培養(yǎng)，獲得所需的遺傳性狀或表達(dá)出所需要的產(chǎn)物。42重組DNA操作一般步驟：（1）獲得目的基因；42獲得目的基因常用的方法：直接從生物體中提取總DNA，構(gòu)建基因文庫(kù)(genelibrary)，從中調(diào)用目的基因；以mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄合成互補(bǔ)的DNA片段；利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）特異性地?cái)U(kuò)增所需要的目的基因片段；人工合成DNA。43獲得目的基因常用的方法：43酶切連接轉(zhuǎn)化擴(kuò)增檢測(cè)目的基因的獲取克隆載體的構(gòu)建外源基因與載體的連接（體外重組）重組DNA導(dǎo)入受體菌轉(zhuǎn)化子的篩選和鑒定克隆基因的表達(dá)44酶切連接轉(zhuǎn)化擴(kuò)增檢測(cè)目的基因的獲取克隆載體的構(gòu)建外源基因與載以大腸桿菌為宿主菌進(jìn)行基因的克隆45以大腸桿菌為宿主菌進(jìn)行基因的克隆4523.5基因工程的應(yīng)用4623.5基因工程的應(yīng)用461986年美國(guó)把煙草花葉病毒的外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移到番茄體內(nèi)，它們可對(duì)致命的病毒產(chǎn)生抗性，培育出抗煙草花葉病毒的番茄植株。抗病毒植株：471986年美國(guó)把煙草花葉病毒的外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移到番茄體內(nèi)，它將蘇云金桿菌的殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞后，當(dāng)害蟲(chóng)在這種轉(zhuǎn)基因植株上取食后會(huì)使其致命。

例如：將殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花后已獲得了抗蟲(chóng)棉花。據(jù)估計(jì)，棉花殺蟲(chóng)劑每年耗資6．45億美元，抗蟲(chóng)棉花的育成將對(duì)減少殺蟲(chóng)劑的用量、保護(hù)環(huán)境有巨大的作用。這是全球第一個(gè)被批準(zhǔn)商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因植物?？瓜x(chóng)害植株：48將蘇云金桿菌的殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞后，當(dāng)害蟲(chóng)在這種轉(zhuǎn)基因?qū)⒁环N蛋白基因轉(zhuǎn)入大豆植株，大豆即獲得有抗阿特拉津除草劑的能力。

抗除草劑植株：49將一種蛋白基因轉(zhuǎn)入大豆植株，大豆即獲得有抗阿特拉津除草劑的能抗鹽堿、抗干旱、抗凍害、抗環(huán)境污染等抗逆性基因的轉(zhuǎn)化?？弓h(huán)境因子的植株：轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒50抗鹽堿、抗干旱、抗凍害、抗環(huán)境污染等抗逆性基因的轉(zhuǎn)化?？弓h(huán)改良品質(zhì)的植株：轉(zhuǎn)基因生菜含鐵量高美國(guó)新型轉(zhuǎn)基因巨型大南瓜51改良品質(zhì)的植株：轉(zhuǎn)基因生菜含鐵量高美國(guó)新型轉(zhuǎn)基因巨型大南真正的轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰，不是用染料染上去的（日本）提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值或觀賞價(jià)值Transgenicpetunia(withextra‘purple’gene)矮牽牛52真正的轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰，不是用染料染上去的（日本）提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值轉(zhuǎn)珊瑚蟲(chóng)紅色基因的斑馬魚(yú)水母熒光蛋白基因53轉(zhuǎn)珊瑚蟲(chóng)紅色基因的斑馬魚(yú)水母熒光蛋白基因535454把大鼠生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)入小鼠得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。55把大鼠生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)入小鼠得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。55乙肝疫苗原先必須以乙肝患者的血液作原料，通過(guò)精細(xì)提取，才能取得。科學(xué)家們將乙肝病毒基因中生產(chǎn)抗原的部分切割下來(lái)，然后跟其他質(zhì)粒進(jìn)行重組，再引入到大腸桿菌DNA的合適位置上。通過(guò)培養(yǎng)，大腸桿菌十分順利地產(chǎn)生了人們所需要的乙肝疫苗。利用基因工程菌生產(chǎn)藥物56乙肝疫苗原先必須以乙肝患者的血液作原料，通過(guò)精細(xì)提取，才能生長(zhǎng)激素是一種由腦垂體分泌的微量的化學(xué)物質(zhì)。幼年時(shí)生長(zhǎng)激素分泌過(guò)少引起侏儒癥。過(guò)去，人們常用尸體上切下的腦垂體提取生長(zhǎng)激素，因而產(chǎn)量很低?，F(xiàn)在，將人生長(zhǎng)素基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，可生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素。每升菌液可得到人生長(zhǎng)激素2.4毫克。發(fā)酵罐的容量可達(dá)700升。57生長(zhǎng)激素是一種由腦垂體分泌的微量的化學(xué)物質(zhì)。幼年時(shí)生長(zhǎng)激素分這種萵苣制得的胰島素也必須制成粉末狀，裝入膠囊后才能使用，因?yàn)榉脛┝勘仨氉屑?xì)加以控制。纖維素組成的植物細(xì)胞壁可以在口服后的初始階段防止胰島素被降解。當(dāng)含有胰島素的植物細(xì)胞到達(dá)腸壁后，腸居細(xì)菌開(kāi)始將植物細(xì)胞壁緩慢分解，胰島素隨之被逐漸地釋放到血液中。利用轉(zhuǎn)基因植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物因?yàn)榉N植萵苣的成本很低，美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)丹尼爾研究小組通過(guò)基因工程技術(shù)將胰島素基因移植到萵苣中。58這種萵苣制得的胰島素也必須制成粉末狀，裝入膠囊后才能使用，因利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物2007年阿根廷科學(xué)家已將參與人體胰島素分泌的基因植入了這些牛犢的基因組中，這樣，科學(xué)家就能在產(chǎn)出的牛奶中提取人體胰島素，用于治療糖尿病。這項(xiàng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將提高胰島素的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本。59利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物2007年阿根廷環(huán)境保護(hù)基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。工程菌處理印染廢水工程菌處理含油廢水耐鹽工程菌處理含鹽工業(yè)廢水環(huán)保水處理潔凈劑（工程菌）60環(huán)境保護(hù)基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的噴灑工程菌清除石油污染61噴灑工程菌清除石油污染61

優(yōu)點(diǎn)：1.解決糧食短缺問(wèn)題2.減少農(nóng)藥使用，避免環(huán)境污染。3.節(jié)省生產(chǎn)成本，降低食物售價(jià)。4.增加食物營(yíng)養(yǎng)，提高附加價(jià)值。5.增加食物種類(lèi)，提升食物品質(zhì)。6.促進(jìn)生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?；蚬こ痰娘L(fēng)險(xiǎn)62優(yōu)點(diǎn)：基因工程的風(fēng)

風(fēng)險(xiǎn)：

（1）除草劑使用的增加：科學(xué)家估計(jì)，基因化的農(nóng)作物對(duì)除草劑具有抵抗力，實(shí)際應(yīng)藥量高于正常的3倍。農(nóng)民知道其作物對(duì)除草劑有抵抗力，會(huì)大量使用除草劑。（2）有報(bào)導(dǎo)，將優(yōu)良的特定的基因（如抗殺蟲(chóng)劑）植入作物，可能會(huì)使周?chē)吧参镫s草一并獲得改良，呈現(xiàn)出抗殺蟲(chóng)劑的特征。（3）生態(tài)被破壞：通過(guò)食物鏈影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，新的微生物與有親緣關(guān)系的生物進(jìn)行有效的竟?fàn)?，若干年后，可能?duì)地壤、野生近緣種、普通作物、相鄰的植物及環(huán)境造成破壞。（4）轉(zhuǎn)基因生物除對(duì)害蟲(chóng)和病菌致毒外，對(duì)有益生物也將產(chǎn)生直接或間接的影響和危害。如果大規(guī)模的種植轉(zhuǎn)基因作物，可能會(huì)減少有益昆蟲(chóng)的種群。63

(6)可使動(dòng)物、植物、微生物甚至人的基因相互轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物若逃逸到環(huán)境中，會(huì)通過(guò)改變物種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，破壞原有自然生態(tài)平衡；轉(zhuǎn)基因微生物與其他生物交換遺傳物質(zhì)，可能產(chǎn)生新的有害生物或增強(qiáng)有害生物的危害性，甚至引起疾病的流行。(7)威脅人體健康。轉(zhuǎn)基因活生物體及其產(chǎn)品作為食品進(jìn)入市場(chǎng)，可能使人體產(chǎn)生某些毒理作用和過(guò)敏反應(yīng)。例如:轉(zhuǎn)基因生物體中使用的抗生素標(biāo)記基因，如果進(jìn)入人體，也可能使人體對(duì)很多抗生素產(chǎn)生抗性。國(guó)外已有兒童飲用轉(zhuǎn)基因大豆豆?jié){產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)的報(bào)道。而這些影響往往在短期內(nèi)無(wú)法被監(jiān)測(cè)和確定，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能表現(xiàn)出來(lái)。64(6)可使動(dòng)物、植物、微生物甚至人的基因相互轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動(dòng)人類(lèi)基因組2424.1人類(lèi)基因組24.2人類(lèi)基因組計(jì)劃65人類(lèi)基因組2424.1人類(lèi)基因組6524.1人類(lèi)基因組6624.1人類(lèi)基因組66基因組：是指一個(gè)物種的單倍體細(xì)胞中的全部DNA。核基因組：?jiǎn)伪扼w細(xì)胞核中染色體所含的DNA分子。線粒體基因組：線粒體所含的DNA分子。葉綠體基因組：葉綠體所含的DNA分子。病毒基因組：病毒粒中所含的DNA或RNA分子。什么是基因組？67基因組：是指一個(gè)物種的單倍體細(xì)胞中的全部DNA。什么是基因組基因組學(xué)：是研究生物體的基因和基因組的結(jié)構(gòu)組成、不穩(wěn)定性和功能的一門(mén)學(xué)問(wèn)。結(jié)構(gòu)基因組學(xué)：研究基因和基因組的結(jié)構(gòu)，包括基因定位、基因組作圖、DNA測(cè)序等。功能基因組學(xué)：是對(duì)基因組功能進(jìn)行注釋。研究?jī)?nèi)容包括基因功能發(fā)現(xiàn)、基因表達(dá)及調(diào)控模式。

后基因組學(xué)：功能基因組學(xué)也被稱(chēng)為后基因組學(xué)。什么是基因組學(xué)？68基因組學(xué)：是研究生物體的基因和基因組的結(jié)構(gòu)組成、不穩(wěn)定性和功基因：是遺傳的基本單位，是位于染色體上的一段DNA片段，它編碼蛋白質(zhì)、RNA或rRNA分子，或無(wú)編碼功能，僅對(duì)上述編碼序列起調(diào)節(jié)作用。什么是基因？69基因：是遺傳的基本單位，是位于染色體上的一段DNA片段，它編根據(jù)是否具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，基因可分為三類(lèi):一類(lèi)是既具有轉(zhuǎn)錄功能又具有翻譯功能的基因，這類(lèi)基因是指編碼酶和結(jié)構(gòu)蛋白的結(jié)構(gòu)基因以及編碼阻遏蛋白的調(diào)節(jié)基因;第二類(lèi)是只具備轉(zhuǎn)錄功能而沒(méi)有翻譯功能的基因，包括編碼tRNA和編碼rRNA的基因;第三類(lèi)是既不轉(zhuǎn)錄也不翻譯的基因，這類(lèi)基因?qū)虮磉_(dá)起調(diào)節(jié)和控制的作用，包括啟動(dòng)基因和操縱基因(有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為控制基因)。70根據(jù)是否具有轉(zhuǎn)錄和翻譯功能，基因可分為三類(lèi):70原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)71原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)71真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)72真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)72人類(lèi)基因組總長(zhǎng)約3.2×109bp，大約含3-4萬(wàn)個(gè)基因。人類(lèi)的基因只占全部DNA的10%?；蛲釪NA占全部DNA的90%。包括各種類(lèi)型的重復(fù)序列，如：衛(wèi)星DNA，小衛(wèi)星DNA，微衛(wèi)星DNA等。人類(lèi)基因組的組成73人類(lèi)基因組總長(zhǎng)約3.2×109bp，大約含3-4萬(wàn)個(gè)基因747424.2人類(lèi)基因組計(jì)劃7524.2人類(lèi)基因組計(jì)劃75人類(lèi)基因組計(jì)劃(HumanGenomeProject,HGP)由美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出、1990年正式實(shí)施、計(jì)劃歷時(shí)15年，旨在闡明人類(lèi)基因組30億個(gè)堿基對(duì)的序列，發(fā)現(xiàn)所有人類(lèi)基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類(lèi)全部遺傳信息，使人類(lèi)第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。什么是人類(lèi)基因組計(jì)劃？76人類(lèi)基因組計(jì)劃(HumanGenomeProject,人類(lèi)基因組計(jì)劃是一項(xiàng)偉大的科學(xué)計(jì)劃，與阿波羅登月計(jì)劃、曼哈頓原子彈計(jì)劃同稱(chēng)為人類(lèi)自然科學(xué)史上的三大計(jì)劃。77人類(lèi)基因組計(jì)劃是一項(xiàng)偉大的科學(xué)計(jì)劃，與阿波羅登月計(jì)劃、曼哈頓人類(lèi)基因組計(jì)劃的參與國(guó)家美國(guó)、英國(guó)、法蘭西共和國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、日本和中國(guó)。作為參與這一計(jì)劃的唯一發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)于１９９９年躋身人類(lèi)基因組計(jì)劃，承擔(dān)了１％的測(cè)序任務(wù)，成為國(guó)際上承擔(dān)HGP任務(wù)的6個(gè)國(guó)家之一。雖然參加時(shí)間較晚，但是我國(guó)科學(xué)家提前兩年于２００１年８月２６日繪制完成“中國(guó)卷”，贏得了國(guó)際科學(xué)界的高度評(píng)價(jià)。78人類(lèi)基因組計(jì)劃的參與國(guó)家美國(guó)、英國(guó)、法蘭西共和國(guó)、德意志聯(lián)邦人類(lèi)基因組計(jì)劃主要任務(wù)包括作圖(遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜、轉(zhuǎn)錄圖譜)，還包括模式生物(如大腸桿菌、酵母、線蟲(chóng)、小鼠、水稻等)基因組的作圖和測(cè)序，以及信息系統(tǒng)的建立。人類(lèi)基因組計(jì)劃的內(nèi)容79人類(lèi)基因組計(jì)劃主要任務(wù)包括作圖(遺傳圖譜、物理圖譜、序列圖譜8080遺傳圖譜：是某一物種的染色體圖譜（即連鎖圖譜），顯示所知的基因和/或遺傳標(biāo)記的相對(duì)位置，由遺傳重組測(cè)驗(yàn)結(jié)果推算出來(lái)的、在一條染色體上可以發(fā)生的突變座位的直線排列（基因位點(diǎn)的排列）圖。物理圖譜：是利用限制性?xún)?nèi)切酶將染色體切成片段，再根據(jù)重疊序列確定片段間連接順序，以及遺傳標(biāo)志之間物理距離［堿基對(duì)(bp)或千堿基(kb)或兆堿基(Mb)］的圖譜。以人類(lèi)基因組物理圖譜為例，它包括兩層含義，一是獲得分布于整個(gè)基因組30000個(gè)序列標(biāo)志位點(diǎn)(STS，其定義是染色體定位明確且可用PCR擴(kuò)增的單拷貝序列)。序列圖譜：測(cè)定人類(lèi)全基因組DNA分子的核苷酸排列的次序，是最精細(xì)的DNA序列圖。81遺傳圖譜：是某一物種的染色體圖譜（即連鎖圖譜），顯示所知的基作為參與這一計(jì)劃的唯一發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)于１９９９年躋身人類(lèi)基因組計(jì)劃，承擔(dān)了１％的測(cè)序任務(wù)，成為國(guó)際上承擔(dān)HGP任務(wù)的6個(gè)國(guó)家之一。雖然參加時(shí)間較晚，但是我國(guó)科學(xué)家提前兩年于２００１年８月２６日繪制完成“中國(guó)卷”，贏得了國(guó)際科學(xué)界的高度評(píng)價(jià)。承擔(dān)區(qū)域：3號(hào)染色體短臂端粒至D3S3397(37CM)。

人類(lèi)基因組計(jì)劃的“中國(guó)卷”82作為參與這一計(jì)劃的唯一發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)于１９９９年躋身人類(lèi)基人類(lèi)基因組的研究有何意義?對(duì)于各種疾病，尤其是各種遺傳病的診斷、治療具有劃時(shí)代的意義。對(duì)于進(jìn)一步了解基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制、細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和個(gè)體發(fā)育的機(jī)制，以及生物的進(jìn)化等也具有重要的意義。將推動(dòng)生物高新技術(shù)的發(fā)展，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。83人類(lèi)基因組的研究有何意義?對(duì)于各種疾病，尤其是各種遺傳病的診84848585第4篇遺傳與變異86第4篇遺傳與變異123.1基因工程的相關(guān)技術(shù)23.2基因工程主要的工具酶23.3基因克隆的質(zhì)粒載體23.4重組DNA的基本步驟23.5基因工程的應(yīng)用21重組DNA技術(shù)238723.1基因工程的相關(guān)技術(shù)21重組DNA技術(shù)232重組DNA技術(shù)重組DNA技術(shù)（recombinantDNAtechnique）：是指將一種生物體的某個(gè)特定基因（即目的基因，其本質(zhì)是通過(guò)分離純化或人工合成的DNA分子）與載體DNA在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（宿主細(xì)胞）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的一系列操作程序，也稱(chēng)為分子克隆技術(shù)、遺傳工程、基因工程。88重組DNA技術(shù)重組DNA技術(shù)（recombinantDNA23.1基因工程的相關(guān)技術(shù)8923.1基因工程的相關(guān)技術(shù)4核酸的分子雜交DNA的變性與復(fù)性變性：雙鏈分開(kāi)（堿基間氫鍵斷裂）加熱、極端pH、有機(jī)溶劑、低鹽濃度復(fù)性：雙鏈重新締合退火（緩慢降溫），或其它環(huán)境條件復(fù)原雜交：不同來(lái)源的兩條互補(bǔ)核酸序列締合成雙鏈90核酸的分子雜交DNA的變性與復(fù)性變性：雙鏈分開(kāi)（堿基間氫鍵斷分子探針探針(probe)：是指與特定的靶分子發(fā)生特異性相互作用，并可被特殊的方法探知的分子。核酸探針：是指帶有標(biāo)記物的已知序列的核酸片段，它能和與其互補(bǔ)的核酸序列雜交，形成雙鏈，所以可用于待測(cè)核酸樣品中特定基因序列的檢測(cè)。核酸探針?lè)譃镈NA探針、cDNA探針、RNA探針和人工合成的寡核苷酸探針等幾類(lèi)。91分子探針探針(probe)：是指與特定的靶分子發(fā)生特異性相互放射性標(biāo)記物常用的同位素有32P、3H、35S非放射性標(biāo)記物應(yīng)用較多的是生物素和地高辛。二者對(duì)親和素有獨(dú)特的親和力，通過(guò)連接在親和素上的顯色物質(zhì)(如酶、熒光素等)進(jìn)行檢測(cè)。探針標(biāo)記物92放射性標(biāo)記物探針標(biāo)記物7核酸印跡Southern印跡:Southernblot,可以檢測(cè)特定的DNA序列。先用限制性?xún)?nèi)切酶對(duì)DNA樣品進(jìn)行酶切處理，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳將所得DNA片段按分子量大小分離，接著對(duì)凝膠進(jìn)行變性處理，使雙鏈DNA解離成單鏈，并將其轉(zhuǎn)移到NC膜或其它固相支持物上，轉(zhuǎn)移后各DNA片段的相對(duì)位置保持不變。用探針與經(jīng)Southern印跡處理的DNA樣品雜交，洗脫，曝光。93核酸印跡Southern印跡:Southernblot,Southern印跡限制性?xún)?nèi)切酶切DNA電泳分離印跡轉(zhuǎn)移放射性探針雜交膠片顯影膠片曝光94Southern印跡限制性?xún)?nèi)切酶電泳分離印跡轉(zhuǎn)移放射性探針雜95109611Northern印跡:Northernblot,是用來(lái)分析RNA的。Northern印跡的方法與Southern印跡基本相同，可參照進(jìn)行。斑點(diǎn)印跡：Dot-blot，將待測(cè)核酸樣品變性后直接點(diǎn)樣在膜上，稱(chēng)之為斑點(diǎn)印跡。但不能鑒定所測(cè)基因的分子量。原位雜交：將標(biāo)記的核酸探針與細(xì)胞或組織中的核酸進(jìn)行雜交，稱(chēng)為原位雜交。用來(lái)檢測(cè)完整細(xì)胞中的核酸序列。97Northern印跡:Northernblot,是用來(lái)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）PCR技術(shù)就是在體外試管中通過(guò)酶促反應(yīng)有選擇地大量擴(kuò)增（包括分離）一段目的基因的技術(shù)。加入4種物質(zhì)：

（1）作為模板的DNA序列；（2）與目的基因兩條鏈各自5’端序列相互補(bǔ)的DNA引物（20個(gè)左右堿基的短DNA單鏈）；（3）TaqDNA聚合酶；（4）dNTP（dATP,dTTP,dGTP和dCTP）。98聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）PCR技術(shù)就是在體外試管中通過(guò)酶促反PCR的基本步驟：變性、退火、延伸三步反應(yīng)：高溫變性：95oC雙鏈DNA解鏈成為單鏈DNA。低溫退火：約55oC引物與模板的單鏈DNA的特定互補(bǔ)部位配對(duì)結(jié)合。適溫延伸：72oC以目的基因?yàn)槟０?，從引物?’端延伸，合成互補(bǔ)的新DNA鏈。每一輪聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可使目的基因片段增加一倍，30輪循環(huán)可獲得——230（1.07×109)個(gè)基因片段。99PCR的基本步驟：高溫變性：95oC雙鏈DNA解鏈成為單鏈DTargetSequenceTargetSequencePCR原理示意圖①模板DNA的熱變性：模板DNA經(jīng)加熱至95℃左右一定時(shí)間后，使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備；100TargetSequenceTargetSequenceTargetSequenceTargetSequencePrimer1Primer25’3’5’5’3’5’3’3’②模板DNA與引物的退火(復(fù)性)：模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合；101TargetSequenceTargetSequenceTargetSequenceTargetSequencePrimer1Primer25’3’5’5’3’5’3’3’TaqDNAPolymerase③引物的延伸：DNA模板--引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈。102TargetSequenceTargetSequenceTargetSequenceTargetSequence每完成一個(gè)循環(huán)需2～4分鐘，2～3小時(shí)就能將待擴(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬(wàn)倍。103TargetSequenceTargetSequence10419No.of No.AmpliconCycles CopiesofTarget1 22 43 84 165 326 6420 1,048,57630 1,073,741,8241cycle=2Amplicon2cycle=4Amplicon3cycle=8Amplicon4cycle=16Amplicon5cycle=32Amplicon6cycle=64Amplicon7cycle=128Amplicon105No.of No.AmpliconCycles Cop23.2基因工程主要的工具酶限制性?xún)?nèi)切酶DNA連接酶反轉(zhuǎn)錄酶10623.2基因工程主要的工具酶限制性?xún)?nèi)切酶21限制性?xún)?nèi)切酶是從細(xì)菌中分離提純的核酸內(nèi)切酶，可以識(shí)別并切開(kāi)核酸序列特定的位點(diǎn)——分子手術(shù)刀。Arber、Smith和Nathans因?yàn)樵诎l(fā)現(xiàn)限制性?xún)?nèi)切酶方面開(kāi)創(chuàng)性工作而共同獲得了1978年的諾貝爾獎(jiǎng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和鑒定了200多種。限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別DNA序列中的回文序列。有些酶的切割位點(diǎn)在回文的一側(cè)，因而可形成粘性末端，另一些酶切割位點(diǎn)在回文序列中間，形成平頭末端。限制性?xún)?nèi)切酶107限制性?xún)?nèi)切酶是從細(xì)菌中分離提純的核酸內(nèi)切酶，可以識(shí)別并切開(kāi)核粘性末端平頭末端。粘性末端108粘性末端平頭末端。粘性末端23DNA連接酶不同來(lái)源的DNA片段，經(jīng)限制性?xún)?nèi)切酶酶切后，由DNA連接酶連接封閉。在一條DNA鏈的3′末端具有一個(gè)游離的羥基（-OH），和在另一條DNA鏈的5′-末端具有一個(gè)磷酸基團(tuán)（-P）的情況下，DNA連接酶能夠催化在2條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶只能封閉雙螺旋DNA上的nick（切口），而不能封閉gap（缺口）。109DNA連接酶不同來(lái)源的DNA片段，經(jīng)限制性?xún)?nèi)切酶酶切后，由D切口nick切口nick切口缺口gap缺口gap缺口110切口nick切口nick切口缺口gap缺口gap缺口25DNA連接酶有兩種：大腸桿菌DNA連接酶:只能連接平齊末端，用NAD+作能源輔助因子噬菌體T4DNA連接酶:能連接平齊末端和粘性末端，用ATP作能源輔助因子。111DNA連接酶有兩種：大腸桿菌DNA連接酶:26T4連接酶112T4連接酶27平齊末端DNA片段的連接：添加接頭→粘性末端添加poly(dA)、poly(dT)

尾部→粘性末端113平齊末端DNA片段的連接：添加接頭→粘性末端281142911530反轉(zhuǎn)錄酶又稱(chēng)RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。是以RNA為模板合成DNA的酶。這種酶是1970年美國(guó)科學(xué)家特明（H.M.Temin）和巴爾的摩（D.Baltimore）分別于動(dòng)物致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)的，他們并因此獲得1975年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。主要用途是從mRNA反轉(zhuǎn)錄合成互補(bǔ)DNA（cDNA）。反轉(zhuǎn)錄酶116反轉(zhuǎn)錄酶又稱(chēng)RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。是以RNA為模板合成D23.3基因克隆的質(zhì)粒載體11723.3基因克隆的質(zhì)粒載體32質(zhì)粒：是細(xì)菌細(xì)胞中獨(dú)立于染色體外可以自主復(fù)制的一段環(huán)狀DNA分子。進(jìn)入到宿主細(xì)胞中的一個(gè)質(zhì)?？梢源罅吭黾悠淇截悢?shù)。質(zhì)粒118質(zhì)粒：是細(xì)菌細(xì)胞中獨(dú)立于染色體外可以自主復(fù)制的一段環(huán)狀DNA載體：是一種可以將外源DNA片段送入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的運(yùn)載工具，這種工具也是一個(gè)DNA分子。克隆載體：在載體上插入合適大小的外源DNA片段，并引入到宿主細(xì)胞中進(jìn)行大量繁殖，使外源DNA片段得到大量擴(kuò)增。表達(dá)載體：就是在克隆載體基本骨架的基礎(chǔ)上增加表達(dá)元件（如啟動(dòng)子、RBS、終止子等），使外源DNA片段能夠在宿主細(xì)胞中表達(dá)蛋白質(zhì)。目前最常用的載體包括細(xì)菌質(zhì)粒、l噬菌體、cosmid質(zhì)粒等。119載體：是一種可以將外源DNA片段送入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的質(zhì)粒做為克隆載體的必備條件：具有復(fù)制起點(diǎn)；攜帶選擇標(biāo)記；具有多種限制酶切位點(diǎn)；具有較小分子量和較高拷貝數(shù)；具有安全性。120質(zhì)粒做為克隆載體的必備條件：35質(zhì)粒載體pBR322是研究得最多，使用最早且應(yīng)用最廣泛的大腸桿菌質(zhì)粒載體之一。符號(hào)質(zhì)粒載體pBR322中的“p代表質(zhì)粒；“BR”代表兩位兩位研究者Bolivar和Rogigerus姓氏的字首，“322”是實(shí)驗(yàn)編號(hào)。質(zhì)粒載體pBR322121質(zhì)粒載體pBR322是研究得最多，使用最早且應(yīng)用最廣泛的大腸優(yōu)點(diǎn)一：相對(duì)分子質(zhì)量較小。質(zhì)粒載體pBR322的大小為4361bp,優(yōu)點(diǎn)二：它帶有一個(gè)復(fù)制起始位點(diǎn)，保證了該質(zhì)粒只在大腸桿菌的細(xì)胞中行使復(fù)制的功能。優(yōu)點(diǎn)三：具有兩種抗生素抗性基因，可供轉(zhuǎn)化子的選擇標(biāo)記。優(yōu)點(diǎn)四：具有較高的拷貝數(shù)，經(jīng)過(guò)氯霉素?cái)U(kuò)增以后，每個(gè)細(xì)胞中可累積1000-3000份拷貝，該特性為重組體DNA的制備提供了極大的方便。122優(yōu)點(diǎn)一：相對(duì)分子質(zhì)量較小。質(zhì)粒載體pBR322的大小為436FeaturesofplasmidpBR322123FeaturesofplasmidpBR32238Restrictionmap124Restrictionmap391．該質(zhì)粒比較小，可以插入一段較長(zhǎng)的DNA片段。2．進(jìn)入宿主細(xì)菌細(xì)胞后，pUC18在每個(gè)細(xì)胞中可復(fù)制形成大約500個(gè)拷貝。3．在pUC18中有一小段人為設(shè)計(jì)和插入的具有多種限制性酶切位點(diǎn)的序列，即多克隆位點(diǎn)細(xì)菌質(zhì)粒pUC181251．該質(zhì)粒比較小，可以插入一段較長(zhǎng)的DNA片段。細(xì)菌質(zhì)粒pU23.4重組DNA的基本步驟12623.4重組DNA的基本步驟41重組DNA操作一般步驟：（1）獲得目的基因；（2）與克隆載體連接，形成新的重組DNA分子；（3）用重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞，并能在受體細(xì)胞中復(fù)制和遺傳；（4）對(duì)轉(zhuǎn)化子篩選和鑒定；（5）對(duì)獲得外源基因的細(xì)胞或生物體通過(guò)培養(yǎng)，獲得所需的遺傳性狀或表達(dá)出所需要的產(chǎn)物。127重組DNA操作一般步驟：（1）獲得目的基因；42獲得目的基因常用的方法：直接從生物體中提取總DNA，構(gòu)建基因文庫(kù)(genelibrary)，從中調(diào)用目的基因；以mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄合成互補(bǔ)的DNA片段；利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）特異性地?cái)U(kuò)增所需要的目的基因片段；人工合成DNA。128獲得目的基因常用的方法：43酶切連接轉(zhuǎn)化擴(kuò)增檢測(cè)目的基因的獲取克隆載體的構(gòu)建外源基因與載體的連接（體外重組）重組DNA導(dǎo)入受體菌轉(zhuǎn)化子的篩選和鑒定克隆基因的表達(dá)129酶切連接轉(zhuǎn)化擴(kuò)增檢測(cè)目的基因的獲取克隆載體的構(gòu)建外源基因與載以大腸桿菌為宿主菌進(jìn)行基因的克隆130以大腸桿菌為宿主菌進(jìn)行基因的克隆4523.5基因工程的應(yīng)用13123.5基因工程的應(yīng)用461986年美國(guó)把煙草花葉病毒的外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移到番茄體內(nèi)，它們可對(duì)致命的病毒產(chǎn)生抗性，培育出抗煙草花葉病毒的番茄植株?？共《局仓辏?321986年美國(guó)把煙草花葉病毒的外殼蛋白基因轉(zhuǎn)移到番茄體內(nèi)，它將蘇云金桿菌的殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞后，當(dāng)害蟲(chóng)在這種轉(zhuǎn)基因植株上取食后會(huì)使其致命。

例如：將殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花后已獲得了抗蟲(chóng)棉花。據(jù)估計(jì)，棉花殺蟲(chóng)劑每年耗資6．45億美元，抗蟲(chóng)棉花的育成將對(duì)減少殺蟲(chóng)劑的用量、保護(hù)環(huán)境有巨大的作用。這是全球第一個(gè)被批準(zhǔn)商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因植物?？瓜x(chóng)害植株：133將蘇云金桿菌的殺蟲(chóng)蛋白基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞后，當(dāng)害蟲(chóng)在這種轉(zhuǎn)基因?qū)⒁环N蛋白基因轉(zhuǎn)入大豆植株，大豆即獲得有抗阿特拉津除草劑的能力。

抗除草劑植株：134將一種蛋白基因轉(zhuǎn)入大豆植株，大豆即獲得有抗阿特拉津除草劑的能抗鹽堿、抗干旱、抗凍害、抗環(huán)境污染等抗逆性基因的轉(zhuǎn)化?？弓h(huán)境因子的植株：轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒135抗鹽堿、抗干旱、抗凍害、抗環(huán)境污染等抗逆性基因的轉(zhuǎn)化。抗環(huán)改良品質(zhì)的植株：轉(zhuǎn)基因生菜含鐵量高美國(guó)新型轉(zhuǎn)基因巨型大南瓜136改良品質(zhì)的植株：轉(zhuǎn)基因生菜含鐵量高美國(guó)新型轉(zhuǎn)基因巨型大南真正的轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰，不是用染料染上去的（日本）提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值或觀賞價(jià)值Transgenicpetunia(withextra‘purple’gene)矮牽牛137真正的轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰，不是用染料染上去的（日本）提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值轉(zhuǎn)珊瑚蟲(chóng)紅色基因的斑馬魚(yú)水母熒光蛋白基因138轉(zhuǎn)珊瑚蟲(chóng)紅色基因的斑馬魚(yú)水母熒光蛋白基因5313954把大鼠生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)入小鼠得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。140把大鼠生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)入小鼠得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。55乙肝疫苗原先必須以乙肝患者的血液作原料，通過(guò)精細(xì)提取，才能取得。科學(xué)家們將乙肝病毒基因中生產(chǎn)抗原的部分切割下來(lái)，然后跟其他質(zhì)粒進(jìn)行重組，再引入到大腸桿菌DNA的合適位置上。通過(guò)培養(yǎng)，大腸桿菌十分順利地產(chǎn)生了人們所需要的乙肝疫苗。利用基因工程菌生產(chǎn)藥物141乙肝疫苗原先必須以乙肝患者的血液作原料，通過(guò)精細(xì)提取，才能生長(zhǎng)激素是一種由腦垂體分泌的微量的化學(xué)物質(zhì)。幼年時(shí)生長(zhǎng)激素分泌過(guò)少引起侏儒癥。過(guò)去，人們常用尸體上切下的腦垂體提取生長(zhǎng)激素，因而產(chǎn)量很低?，F(xiàn)在，將人生長(zhǎng)素基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，可生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素。每升菌液可得到人生長(zhǎng)激素2.4毫克。發(fā)酵罐的容量可達(dá)700升。142生長(zhǎng)激素是一種由腦垂體分泌的微量的化學(xué)物質(zhì)。幼年時(shí)生長(zhǎng)激素分這種萵苣制得的胰島素也必須制成粉末狀，裝入膠囊后才能使用，因?yàn)榉脛┝勘仨氉屑?xì)加以控制。纖維素組成的植物細(xì)胞壁可以在口服后的初始階段防止胰島素被降解。當(dāng)含有胰島素的植物細(xì)胞到達(dá)腸壁后，腸居細(xì)菌開(kāi)始將植物細(xì)胞壁緩慢分解，胰島素隨之被逐漸地釋放到血液中。利用轉(zhuǎn)基因植物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物因?yàn)榉N植萵苣的成本很低，美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)丹尼爾研究小組通過(guò)基因工程技術(shù)將胰島素基因移植到萵苣中。143這種萵苣制得的胰島素也必須制成粉末狀，裝入膠囊后才能使用，因利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物2007年阿根廷科學(xué)家已將參與人體胰島素分泌的基因植入了這些牛犢的基因組中，這樣，科學(xué)家就能在產(chǎn)出的牛奶中提取人體胰島素，用于治療糖尿病。這項(xiàng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)將提高胰島素的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本。144利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物2007年阿根廷環(huán)境保護(hù)基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。工程菌處理印染廢水工程菌處理含油廢水耐鹽工程菌處理含鹽工業(yè)廢水環(huán)保水處理潔凈劑（工程菌）145環(huán)境保護(hù)基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的噴灑工程菌清除石油污染146噴灑工程菌清除石油污染61

優(yōu)點(diǎn)：1.解決糧食短缺問(wèn)題2.減少農(nóng)藥使用，避免環(huán)境污染。3.節(jié)省生產(chǎn)成本，降低食物售價(jià)。4.增加食物營(yíng)養(yǎng)，提高附加價(jià)值。5.增加食物種類(lèi)，提升食物品質(zhì)。6.促進(jìn)生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?；蚬こ痰娘L(fēng)險(xiǎn)147優(yōu)點(diǎn)：基因工程的風(fēng)

風(fēng)險(xiǎn)：

（1）除草劑使用的增加：科學(xué)家估計(jì)，基因化的農(nóng)作物對(duì)除草劑具有抵抗力，實(shí)際應(yīng)藥量高于正常的3倍。農(nóng)民知道其作物對(duì)除草劑有抵抗力，會(huì)大量使用除草劑。（2）有報(bào)導(dǎo)，將優(yōu)良的特定的基因（如抗殺蟲(chóng)劑）植入作物，可能會(huì)使周?chē)吧参镫s草一并獲得改良，呈現(xiàn)出抗殺蟲(chóng)劑的特征。（3）生態(tài)被破壞：通過(guò)食物鏈影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，新的微生物與有親緣關(guān)系的生物進(jìn)行有效的竟?fàn)?，若干年后，可能?duì)地壤、野生近緣種、普通作物、相鄰的植物及環(huán)境造成破壞。（4）轉(zhuǎn)基因生物除對(duì)害蟲(chóng)和病菌致毒外，對(duì)有益生物也將產(chǎn)生直接或間接的影響和危害。如果大規(guī)模的種植轉(zhuǎn)基因作物，可能會(huì)減少有益昆蟲(chóng)的種群。148

(6)可使動(dòng)物、植物、微生物甚至人的基因相互轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物若逃逸到環(huán)境中，會(huì)通過(guò)改變物種間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，破壞原有自然生態(tài)平衡；轉(zhuǎn)基因微生物與其他生物交換遺傳物質(zhì)，可能產(chǎn)生新的有害生物或增強(qiáng)有害生物的危害性，甚至引起疾病的流行。(7)威脅人體健康。轉(zhuǎn)基因活生物體及其產(chǎn)品作為食品進(jìn)入市場(chǎng)，可能使人體產(chǎn)生某些毒理作用和過(guò)敏反應(yīng)。例如:轉(zhuǎn)基因生物體中使用的抗生素標(biāo)記基因，如果進(jìn)入人體，也可能使人體對(duì)很多抗生素產(chǎn)生抗性。國(guó)外已有兒童飲用轉(zhuǎn)基因大豆豆?jié){產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)的報(bào)道。而這些影響往往在短期內(nèi)無(wú)法被監(jiān)測(cè)和確定，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能表現(xiàn)出來(lái)。149(6)可使動(dòng)物、植物、微生物甚至人的基因相互轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因動(dòng)人類(lèi)基因組2424.1人類(lèi)基因組24.2人類(lèi)基因組計(jì)劃150人類(lèi)基因組2424.1人類(lèi)基因組6524.1人類(lèi)基因組15124.1人類(lèi)基因組66基因組：是指一個(gè)物種的單倍體細(xì)胞中的全部DNA。核基因組：?jiǎn)伪扼w細(xì)胞核中染色體所含的DNA分子。線粒體基因組：線粒體所含的DNA分子。葉綠體基因組：葉綠體所含的DNA分子。病毒基因組：病毒粒中所含的DNA或RNA分子。什么是基因組？152基因組：是指一個(gè)物種的單倍體細(xì)胞中的全部DNA。什么是基因組基因組學(xué)：是研究生物體的基因和基因組