基因的转移 (1)

⽣物技术概论第⼆版答案第⼀章1、现代⽣物技术是⼀项⾼技术，它具有⾼技术的“六⾼”特征是指哪“六⾼’’?⾼成长率；⾼利润；⾼风险率；⾼变化率；⾼知识⽔平2、什么是⽜物技术、它包括哪些基本的内容’它对⼈类社会将产⽣怎么样的影响?⽣物技术是指⼈们以现代⽣命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采⽤先进的⼯程技术⼿段，按照预先的设计改造⽣物体或加⼯⽣物原料，为⼈类⽣产出所需产品或达到某种⽬的。

⽣物技术主要包括基因⼯程、细胞⼯程、两⼯程、发酵⼯程和蛋⽩质⼯程等新技术。

⽣物技术被世界各国观为⼀项⾼新技术，它⼴泛应⽤于医药卫⽣、农林牧渔、轻⼯、⾷品、化⼯和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对⼈类社会⽜活特产⽣深远的⾰命性的影响：⽣物技术对于提⾼国⼒，迎接⼈类所⾯临的诸如⾷品短缺、健康问题、环境问题及经济问题的挑战是⾄关重要的；⽣物技术是现实⽣产⼒，也是具有巨⼤经济效益的潜在⽣产⼒，它将是21世纪⾼技术⾰命的核⼼内容。

3、为什么说⽣物技术是⼀门综合性的学科，它与其他学科商什么关系?⽣物技术是由多学科综合⽽成的⼀门新学科。

就⽣物科学⽽⾔，它包括了微⼩物华、⽣物化学、细胞⽣物学、免疫学、育种技术等⼏乎所有增⽣命科学有关的学科，特别是现代分⼦⽣物学的最新理论成就更是⽣物技术发展的基础。

4、简要说明⽣物技术的发展史以及现代⽣物技术与传统⽣物技术的关系。

传统⽣物技术在⽯器时代后朗．我国⼈民就会利⽤⾕物造酒，这是最早的发酵技术。

在公元前221年，周代后期，我国⼈民就能制作⾖腐、酱和酷，并⼀直沿⽤⾄今。

公元lo世纪，我国就有了预防灭花的活疫苗；到了明代，就已经⼴泛地种植痘苗以预防天花。

16世纪，我国的医⽣已经知道被疯狗咬伤可传播狂⽝病。

在西⽅，苏美尔⼈和巴⽐伦⼈在公元前6000年就已开始啤酒发酵。

埃及⼈则在公元前4000年就开始制作⾯包：现代⽣物技术现代⽣物技术是以20世纪70年代DNA重组技术的建⽴为标志的。

第十四章基因重组和基因工程一、自然界的基因转移和重组：基因重组(gene recombination)是指DNA片段在细胞内、细胞间，甚至在不同物种之间进行交换，交换后的片段仍然具有复制和表达的功能。

1．接合作用：当细胞与细胞相互接触时，DNA分子即从一个细胞向另一个细胞转移，这种遗传物质的转移方式称为接合作用（conjugation）。

2．转化和转染：由外来DNA引起生物体遗传性状改变的过程称为转化(transformation)。

噬菌体常常可感染细菌并将其DNA注入细菌体内，也可引起细菌遗传性状的改变。

通过感染方式将外来DNA引入宿主细胞，并导致宿主细胞遗传性状改变的过程称为转染(transfection)。

转染是转化的一种特殊形式。

3．整合和转导:外来DNA侵入宿主细胞，并与宿主细胞DNA进行重组，成为宿主细胞DNA的一部分，这一过程称为整合。

整合在宿主细胞染色体DNA中的外来DNA，可以被切离出来，同时也可带走一部分的宿主DNA，这一过程称为转导(transduction)。

来源于宿主DNA的基因称为转导基因。

4．转座：转座又称为转位（transposition），是指DNA的片段或基因从基因组的一个位置转移到另一个位置的现象。

这些能够在基因组中自由游动的DNA片段包括插入序列和转座子两种类型。

⑴插入序列：典型的插入序列（insertion sequence，IS）是长750-1500bp的DNA片段，由两个分离的反向重复序列和一个转座酶基因。

当转座酶基因表达时，即可引起该序列的转座。

其转座方式主要有保守性转座和复制性转座。

⑵转座子：转座子(transposons)是可从一个染色体位点转移到另一个位点的分散的重复序列，含两个反向重复序列、一个转座酶基因和其他基因（如抗生素抗性基因）。

免疫球蛋白重链基因由一组可变区基因（VH）和一组恒定区基因（CH）构成，通过这些基因的选择性转座和重组，就可以转录表达出各种各样的免疫球蛋白重链，以对付不同的抗原。

转基因方法一、基因枪法：1、综述：基因枪法又称为高速微弹法、微粒抢法、微粒轰击法，是由康奈尔大学的Sanford等于1987年首次研制出的火药引爆基因枪，并与该校工程技术专家Wolf及Kallen合作研究出的一种基因转移的新方法。

1990年美国杜邦公司推出商品基因枪PDS-1000系统。

在此期间，高压放电、压缩气体驱动等各种基因枪相继出现，并都在重复的实践中得到改进和发展。

其改进的核心是粒子加速系统，以提高射弹的可控度，即粒子速度和射入的浓度等。

2、基本原理：其基本原理是将外源DNA包被在微小的金粒或钨粒表面，然后在高压的作用下微粒被高速射入受体细胞或组织。

微粒上的外源DNA进入细胞后，整合到植物染色体上，得到表达，从而实现基因的转化。

根据基因枪的动力系统，可将它们分为三种类型：一类是以火药爆炸力为加速动力，其显著特征是塑料子弹和阻挡板。

塑料子弹前端载放已沉淀有DNA的钨金粉。

当火药爆炸时，塑料子弹带着钨金粉向下高速运动，至阻挡板时，塑料子弹被阻遏，而其前端的钨金粉粒子继续以高速向下运动，击中样品室的靶细胞。

其粒子的速度主要是通过火药的数量及速度调节器控制，不能做到无级调整，可控度较低。

第二类是以高压气体作为动力，如以氦气、氢气、氮气等。

其工作原理是把载有DNA 的钨金粉喷洒在一张微粒载片上，电极间悬滴众着微水滴。

在压缩空气的冲击下，微水滴雾状喷射，驱动载片。

当载片受阻于金属筛网时，载有DNA的钨金粒继续向下冲击射入细胞。

第三类是以高压放电为驱动力。

其最大优点是可以无级调速，通过变化工作电压，粒子速度及射入浓度可准确控制，使载有DNA的钨金粉粒子能到达具有再生能力的细胞层。

3、步骤：（1）微粒体的洗涤。

取60-100mg钨或金粉，溶于1ml无水乙醇中，用超声波振荡洗涤。

微粒体处理后可在密闭条件下室温贮存一周。

离心除去乙醇，密闭贮存于室温中，备用，保存时间不要超过一周。

（2）DNA微粒载体的制备。

第六章基因重组与基因工程教学大纲要求1.熟悉基因工程、基因文库、载体、限制性核酸内切酶、PCR等概念；2.掌握以质粒为载体进行DNA克隆的基本过程；3.了解重组DNA技术在医学上的应用。

教材内容精要一、自然界的基因转移和重组自然界不同物种或个体之间的基因转移和重组是经常发生的，它是基因变异和物种演变、进化的基础。

基因重组的方式有：接合作用、转化、转导、转座。

1．接合作用(Conjugation) 当细胞(细菌)与细胞(细菌)相互接触时，质粒DNA就可从一个细胞(细菌)转移到另一个细胞(细菌)。

2．转化与转导作用(1)转化作用(Transformation)：由外源性DNA导入宿主细胞，并引起生物类型改变或使宿主细胞获得新的遗传表型的过程，称为转化作用。

(2)转导作用(Transduction)：当病毒从被感染的(供体)细胞释放出来，再次感染另一(受体)细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组称为转导作用。

3．转座(转位)(Transposition) 可移动的DNA序列包括插入序列和转座子。

故由插入序列和转座子介导的基因转移或重排称转座。

转座是指一个或一组基因从一个位置转到基因组的另一个位置。

可分为插入序列(insertionsequenceIS)转座和转座予(transposons)转座。

4．基因重组不同DNA分子间发生的共价连接称基因重组。

基因重组有两种类型：位点特异的重组(sitespecial recombmatlon)和同源重组(homologous recomblnation)。

二、重组DNA技术’1．重组DNA技术的相关概念(1)DNA克隆：克隆(Clone)就是来自同一个体的相同的集合。

DNA克隆（DNA clone）：应用酶学方法在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的重组DNA分子，通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增，提取获得大量同一DNA分子的过程。

转基因的方法和原理转基因的方法和原理 1目的基因制备和载体系统 2几种有效的转基因方法 3定点突变和受体系统简介转基因研究技术的中心环节即为DNA重组技术，其最终目的是将DNA片段转入为一个生物体，从而使该生物体具有表现某种性状。

转基因通过获取基因、重组基因和表达基因等过程来实现。

转基因打破了物种的界限，使不同种的生物的遗传物质在分子水平上重新组合在一起，并且完全可以按照人的意志或目的，实现对生物体的改造。

基本步骤 1.分离获得目的基因； 2.在体外进行DNA重组，将外源DNA 连接到能自我复制又带有选择标记的载体上； 3.将重组DNA转移入受体细胞；4.筛选出含有目的DNA的受体细胞克隆；目的基因制备和载体系统目的基因来源：基因组DNA分离、化学合成、PCR扩增、cDNA文库及DNA文库中制得。

载体：质粒、λ噬菌体、柯氏质粒、YAC载体等工具酶：限制性内切酶、连接酶、DNA聚合酶等 PCR反应 PCR技术就是在体外通过酶促反应或自发地扩增一段目的基因的技术。

PCR要求反应体系具有以下条件： 1、要有与被分离的目的基因两条链各一端序列相互补的DNA引物约20个碱基左右； 2、具有热稳定性的酶如Taq DNA聚合酶； 3、4种dNTP； 4、作为模板的目的DNA序列。

PCR反应可扩增出100～5000bp的目的基因。

PCR反应过程 1、变性，即将模板DNA置于95℃的高温下，使双链DNA的双链解开变成单链DNA；2、退火，将反应体系的温度降低至55℃左右，使得一对引物分别与变性后的两条模板链相配对；3、延伸，将反应体系温度调整到Taq DNA聚合酶作用的最适温度72℃，然后以目的基因为模板，合成新的DNA链。

反复进行约30个循环左右，即可扩增得到目的DNA序列。

利用cDNA法由于真核生物的mRNA具有poly A这一结构特点，可以用结合长度大约为15bp的短链多聚DT的纤维素填充的柱子，根据碱基配对原则，将其吸附，从真核细胞的总RNA中提取出来，再用能打断A-T氢键的缓冲液洗脱。

基因转移名词解释基因转移：1、什么是基因转移？基因转移是指从一个生物体到另一个生物体的基因的迁移过程。

从发育的角度来看，当两个不同的物种之间或同一物种内部进行基因交换时，就产生了基因转移。

在这个过程中，允许更具适应性的基因流动，可以改变物种的遗传特性。

2、基因转移的形式基因转移有多种形式。

其中包括自然混合、突变、配子传播及其技术（体外受精、无性生殖、克隆）、人工选择的育种、克隆和遗传工程等。

（1）自然混合自然混合是物种间基因共享的方式之一，它可以促进物种间或同一物种内部基因共享。

通过自然混合，不同物种间的染色体结合，促使病原体抗药性基因流动，也可以增强抗性，使得有害物种不能无所顾忌地繁殖，从而实现最佳生物圈环境的建立。

（2）突变突变是指基因或染色体等遗传物质的结构在表观遗传学级别上发生变化，以及与该基因相关的遗传物质发生变异。

这通常是基因转移的最常见形式。

（3）配子传播及其技术配子传播技术能够实现物种之间基因转移，人们可以采用体外受精、无性生殖和克隆等技术来完成一个物种和另一个物种之间的交叉培育，从而成功的基因转移。

（4）人工选择的育种人工选择的育种是将特定遗传物质特异性与整个物种的基因组联系在一起，通过多代品系的育种来改变物种的遗传特性。

从而引入更多的具有适应性的基因，为物种更新、优化提供了可能。

（5）克隆克隆是生物学中指在有性或无性方式下由一个或一组细胞分裂出与母本分子、染色体相同的一组细胞，或者将一个母体配子拆分成比较完善的细胞，并且形成的一系列的子代的过程。

最近的技术可以利用克隆的方式让基因转移从一组细胞到另一组细胞，使进化提速、使抗性基因流动和优异种质增加。

（6）遗传工程遗传工程是指一种利用一种遗传物质（基因）在不同细胞或物种间来进行基因转移的技术，通过使用生物技术和基因工程技术来让转移的基因在机体中完成它的功能。

引入外源性基因会使新种质沿着更高的适应性不断自然选择、繁衍下去，从而大大改变植物的性状，加大抗病环境机能。

名词解释1. 分子育种：利用DNA相关的理论和技术展开的育种工作包括转基因和分子标记辅助选择两方面2. 前景选择：用目标性状的连锁标记对目标基因的选择称为前景选择。

3. 背景选择：用基因组中均匀分布的标记对基因组中除了目标基因之外的其它部分（即遗传背景）的选择，称为背景选择4. 基因聚合：基因聚合（gene pyramiding）就是将分散在不同品种中的有用基因聚合到同一个基因组中5. 基因转移：基因转移（gene transfer）或基因渗入（gene transgression）是指将供体亲本（一般为地方品种、特异种质或育种中间材料等）中的有用基因（即目标基因）转移或渗入到受体亲本（一般为优良品种或杂交品种亲本）的遗传背景中，从而达到改良受体亲本个别性状的目的6. 转基因育种：作物转基因育种就是根据育种目标，从供体生物中分离目的基因，经DNA重组与遗传转化或直接运载进入受体作物，经过筛选获得稳定7. 基因定位：基因定位（Mapping of genes ）是指通过遗传作图的方法，确定基因与遗传标记之间的关系。

8. 遗传标记：遗传标记是指在遗传分析上用作标记的基因，也称为标记基因。

遗传标记在重组实验中多用于测定重组型和双亲型。

9. 遗传多态性：遗传多态性（genetic polymorphism）同一群体中两种或两种以上变异类型并存的现象，其中最少的一种类型也并非由于反复突变才得以维持，并且变异类型不包括连续性变异如人的高度等10. 遗传图：遗传图（genetic map），又称为连锁图(linkage map），是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离11．遗传作图：是指应用遗传学技术构建能显示基因以及其他序列待征在基因组上位置的图，遗传图谱的构建即遗传作图(Genetic mapping) 。

它是利用遗传学的原理和方法，构建能反映基因组中遗传标记之间遗传关系的图谱。

或者是：制作遗传标记连锁图。

2.在蛋白质合成中，tRNA起着运载氨基酸的作用，将氨基酸按照mRNA链上的密码子所决定的氨基酸顺序搬运到蛋白质合成的场所——核糖体的特定部位。

tRNA是多肽链和mRNA之间重要转的器。

①其3’端接受活化的氨基酸，形成氨酰-tRNA；②tRNA 上反密码子识别mRNA链上的密码子；③合成多肽链时，多肽链通过tRNA暂时结合在核糖体的正确位置上，直至合成终止后多肽链才从核糖体上脱下。

3.保证翻译准确性的关键有二：一是氨基酸与tRNA的特异结合，依靠氨酰-tRNA 合成酶的特异识别作用实现；二是密码子与反密码子的特异结合，依靠互补配对结合实现，也有赖于核蛋白体的构象正常而实现正常的装配功能。

4.蛋白质生物合成过程需要众多蛋白因子的参加。

起始因子（IF）参加蛋白质生物合成的起始阶段，原核生物有三种IF，IF-1、IF-2和IF-3，IF-1占据A位防止结合其他tRNA，IF-3促使核糖体大小亚基分离，IF-2促进起始氨基酰-tRNA与小亚基结合。

延长因子（EF）参与蛋白质生物合成的延长阶段，原核生物有两种EF，EF-T和EF-G，EF-T可以协助氨基酰-tRNA进入核糖体A位，EF-G则有转位酶活性，协助mRNA 前移及游离tRNA的释放。

释放因子（RF）参与蛋白质生物合成的终止阶段，原核生物有三种RF，RF-1、RP-2和RF-3，RF-1和RF-2分别识别终止密码子UAA/UAG、UAA/UGA，并诱导转肽酶转变为酯酶，使肽链从核糖体上水解下来。

RF-3具有GTP酶活性，可促进RF-1和RF-2的作用。

4.（1）丙氨酸-葡萄糖循环在肌肉组织中，氨基酸经转氨基作用将氨基转给丙酮酸生成丙氨酸，然后丙氨酸释放入血随血液循环运往肝脏，经联合脱氨基作用将氨释放并用于合成尿素。

转氨后生成的丙酮酸可经糖异生作用合成葡萄糖，葡萄糖由血循环运往肌肉组织，经糖代谢途径进行分解转变成丙酮酸，然后再接受氨基生成丙氨酸，如此周而复始地在肌肉与肝脏之间进行氨的传递。