植物供体与载体在遗传工程中的应用

基因工程安全管理办法文章属性•【制定机关】国家科学技术委员会(已撤销)•【公布日期】1993.12.24•【文号】国家科学技术委员会令[第17号]•【施行日期】1993.12.24•【效力等级】部门规章•【时效性】现行有效•【主题分类】基础研究与科研基地正文中华人民共和国国家科学技术委员会令（第１７号）《基因工程安全管理办法》现予发布，自发布之日起施行。

主任宋健一九九三年十二月二十四日基因工程安全管理办法第一章总则第一条为了促进我国生物技术的研究与开发，加强基因工程工作的安全管理，保障公众和基因工程工作人员的健康，防止环境污染，维护生态平衡，制定本办法。

第二条本办法所称基因工程，包括利用载体系统的重组体ＤＮＡ技术，以及利用物理或者化学方法把异源ＤＮＡ直接导入有机体的技术。

但不包括下列遗传操作：（一）细胞融合技术，原生质体融合技术；（二）传统杂交繁殖技术；（三）诱变技术，体外受精技术，细胞培养或者胚胎培养技术。

第三条本办法适用于在中华人民共和国境内进行的一切基因工程工作，包括实验研究、中间试验、工业化生产以及遗传工程体释放和遗传工程产品使用等。

从国外进口遗传工程体，在中国境内进行基因工程工作的，应当遵守本办法。

第四条国家科学技术委员会主管全国基因工程安全工作，成立全国基因工程安全委员会，负责基因工程安全监督和协调。

国务院有关行政主管部门依照有关规定，在各自的职责范围内对基因工程工作进行安全管理。

第五条基因工程工作安全管理实行安全等级控制、分类归口审批制度。

第二章安全等级和安全性评价第六条按照潜在危险程度，将基因工程工作分为四个安全等级：安全等级Ⅰ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境尚不存在危险；安全等级Ⅱ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有低度危险；安全等级Ⅲ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有中度危险；安全等级Ⅳ，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有高度危险；第七条各类基因工程工作的安全等级的技术标准和环境标准，由国务院有关行政主管部门制定，并报全国基因工程安全委员会备案。

基因工程绪论1、克隆（clone）：作名词：含有目的基因的重组DNA分子或含有重组分子的无性繁殖。

作动词：基因的分离和重组的过程。

2、基因工程（gene engineering）：体外将目的基因插入病毒、质粒、或其他载体分子中，构成遗传物质的新组合，并使之掺入到原先没有这些基因的宿主细胞内，且能稳定的遗传。

供体、受体和载体是基因工程的三大要素。

3、基因工程诞生的基础三大理论基础：40年代发现了生物的遗传物质是DNA；50年代弄清楚DNA 的双螺旋结构和半保留复制机理；60年代确定遗传信息的遗传方式。

以密码方式每三个核苷酸组成一个密码子代表一个氨基酸。

三大技术基础：限制性内切酶的发现；DNA连接酶的发现；载体的发现3、基因工程的技术路线：切：DNA片段的获得；接：DNA片段与载体的连接；转：外源DNA片段进出受体细胞；选：选择基因；表达：目的基因的表达；基因工程的工具酶1、限制性内切酶（restriction enzymes）：主要是从原核生物中分离纯化出来的，是一类能识别双链DNA分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割DNA双链的核酸内切酶。

2、限制酶的命名：属名（斜体）+种名+株系+序数3、II型限制性内切酶识别特定序列并在特定位点切割4、同裂酶：来源不同，其识别位点与切割位点均相同的限制酶。

5、同尾酶：来源不同，识别的靶序列不同，但产生相同的黏性末端的酶形成的新位点不能被原来的酶识别。

6、限制性内切酶的活性：在适当反应条件下，1小时内完全酶解1ug特定的DNA 底物，所需要的限制性内切酶的量为1个酶活力单位。

7、星号活性：改变反应条件，导致限制酶的专一性和酶活力的改变。

8、DNA连接酶的特点：具有双链特异性，不能连接两条单链DNA分子或闭合单链DNA，连接反应是吸能反应，最适反应温度是4至15度，最常用的是T4连接酶。

9、S1核酸酶：特异性降解单链DNA或RNA。

10、RNAH降解与DNA杂交的RNA，用于cDNA文库建立时除去RNA以进行第二链的合成。

现代分子生物技术在遗传育种中的应用基因工程技术在遗传育种中的应用草业科学伊晨刚分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。

分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。

现代生物技术是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。

这门技术内涵十分丰富，它涉及到：对生物的遗传基因进行改造或重组，并使重组基因在细胞内表达，产生人类需要的新物质的基因技术（如“克隆技术”）；从简单普通的原料出发，设计最佳路线，选择适当的酶，合成所需功能产品的生物分子工程技术：利用生物细胞大量加工、制造产品的生物生产技术（如发酵）；将生物分子与电子、光学或机械系统连接起来，并把生物分子捕获的信息放大、传递。

转换成为光。

电或机械信息的生物耦合技术；在纳米（即百万分之一毫米）尺度上研究生物大分子精细结构及其与功能的关系。

并对其结构进行改造利用它们组装分子设备的纳米生物技术：模拟生物或生物系统。

组织、器官功能结构的仿生技术等等。

分子生物技术作为现代生物技术的一个分支，目前在遗传育种中应用最多的就是基因工程技术。

基因工程技术是实现基因工程目的的手段，其核心技术是DNA的重组技术，重组即利用供体生物的遗传物质或人工合成的基因，经过体外或离体的限制酶切割后与适当的载体连接起来形成重组DNA分子，然后在将重组DNA分子导入到受体细胞或受体生物构建转基因生物，该种生物就可以按人类事先设计好的蓝图表现出另外一种生物的某种性状。

除DNA重组技术外，基因工程技术还应包括基因的表达技术，基因的突变技术，基因的导入技术等。

【优化设计】2018-2019 学年高中生物 1.3 基因工程的应用课后课时演练·促提升1.A.黑麦与六倍体普通小麦杂交,杂种通过秋水仙素或低温处理得到八倍体小黑麦B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其 DNA 发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上解析:A 选项八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异。

C 选项利用的原理是基因突变。

D 选项属于基因重组,但是发生在自然条件下,不符合基因工程“按照人们的愿望,进行严格的设计”的概念。

答案:B2.下列关于基因工程的说法中,正确的是( )A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种间的界限,定向改造生物性状解析:基因工程是 DNA 分子水平上进行设计和施工的。

DNA 重组技术是在生物体外完成的,目的基因的表达是在细胞内完成的。

答案:D3.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是( )①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒A.①B.①②C.①②③D.②③解析:自然界的基因重组发生在减数分裂过程中,同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组;人工的基因重组就是基因工程。

在题目给出的选项中:①袁隆平利用杂交技术培育出的超级水稻,其原理是自然界的基因重组。

②将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出的抗虫棉,属于通过基因工程进行的基因重组,该方法将目的基因移植到某种生物,整合到该生物的 DNA 分子中,并使目的基因得以表达,其最大优点就是克服了远缘杂交不亲和的障碍。

③是利用宇宙射线,诱发种子发生基因突变,从而培育出太空椒。

基因工程1基因工程的三大要素：供体、受体、载体。

2.基因工程操作的基本步骤：（1）切：从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶分别将外源DNA（包括外源基因或目的基因）和载体分子切开。

（2）接：用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上，构成DNA重组分子。

（3）转：借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞（4）增：短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中（5）检：筛选和鉴定经转化处理的细胞，获得外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞3基因工程的主体战略思想是外源基因的稳定高效表达一、载体与供体1.载体.（1）载体的功能○1运送外源基因高效转入受体细胞○2为外源基因提供复制能力或整合能力○3为外源基因的扩增或表达提供必要的条件（2）载体应具备的条件○1具有针对受体细胞的亲缘性或亲和性(可转移性)○2具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点○3具有较高的外源DNA的载装能力○4具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点○5具有合适的筛选标记2.质粒（1）质粒的基本特征○1质粒是生物细胞内固有的、能独立于寄主染色体而自主复制、并被稳定遗传的一类核酸分子○2质粒常见于原核细菌和真菌中○3绝大多数的质粒是DNA型的○4绝大多数的天然DNA质粒具有共价、封闭、环状的分子结构，即cccDNA○5质粒DNA的分子量范围:1 - 300 kba质粒的自主复制性○1质粒能利用寄主细胞的DNA复制系统进行自主复制○2质粒DNA上的复制子结构决定了质粒与寄主的对应关系○3根据在每个细胞中的分子数(拷贝数)多寡，质粒可分为两大复制类型○4严紧型复制控制的质粒1-3拷贝stringent plasmid○5松弛型复制控制的质粒10-60拷贝stringent plasmidb质粒的可转移性革兰氏阴性菌的质粒可分成两大类:○1接合型质粒：能在天然条件下自发地从一个细胞转移到另一个细胞(接合作用)，如F、Col、R质粒等○2非接合型质粒：不能在天然条件下独立地发生接合作用如Col、R的其它成员值得注意的是，某些非接合型质粒(ColE1)在接合型质粒的存在和协助下，也能发生DNA转移，这个过程由bom和mob基因决定c携带特殊的遗传标记野生型的质粒DNA上往往携带一个或多个遗传标记基因，这使得寄主生物产生正常生长非必需的附加性状，包括:物质抗性（抗生素、重金属离子、毒性阴离子、有机物物质合成）抗生素、细菌毒素、有机碱这些标记基因对DNA重组分子的筛选具有重要意义（2）质粒的分类○1高拷贝质粒突变拷贝数控制基因拷贝数1000-3000 扩增基因○2低拷贝质粒来自pSC101 拷贝数小于10 表达某些毒性基因○3温敏质粒在不同温度下表现出拷贝数、整合等不同性质○4测序质粒含有测序通用引物互补序列和多酶接头polylinker○5整合质粒装有整合促进基因及位点便于外源基因的整合○6穿梭质粒装有针对两种不同受体的复制子便于基因克隆○7表达质粒装有强化外源基因表达的转录、翻译、纯化的元件○8探针质粒装有报告基因便于启动子等元件的克隆筛选。

2019版生物选择性必修3 课后集训第3章基因工程第3节基因工程的应用题组一基因工程在农业方面的应用1．下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用()A．提高农作物的抗逆性B．生产某些天然药物C．改良农作物的品质D．作器官移植的供体2．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜之一。

普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐储存。

科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。

下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是()A．质粒可作为载体B．受体细胞是番茄细胞C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因D．目的基因的表达延缓了细胞的软化3．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。

下列有关该烟草培育的说法正确的是() A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中B．需用特定的限制酶切割烟草的核酸C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段，又可以切割质粒，因此不具有专一性D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离题组二基因工程在畜牧业方面的应用4．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，体型大50%。

在基因工程操作过程中，生长激素基因的受体细胞最好采用() A．乳腺细胞B．体细胞C．受精卵D．精细胞5．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内B．将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组C．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达D．将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达6．上海医学遗传研究所成功培育出一头携带人白蛋白基因的转基因牛。

他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍。

以下相关叙述正确的是()A．转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物B．提高基因的表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C．只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白题组三基因工程在医药卫生和食品工业方面的应用7．利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素，下列相关叙述正确的是()A．人和大肠杆菌在合成胰岛素时，转录和翻译的场所都是相同的B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．通过检测，大肠杆菌中没有胰岛素产生，则可判断重组质粒未导入受体菌D．选用大肠杆菌作为受体细胞主要原因是其繁殖快、易培养、产量高8．蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。

1.1972年，美国Berg和Jackso等人将猿猴病毒SV40基因组DNA，λ噬菌体基因以及大肠杆菌半乳糖操纵子在体外重组获得成功。

1973年，美国斯坦福大学的Cohen和Boyer等人在体外构建出含有四环素和链霉素，两个抗性基因的重组质粒分子，将之导入大肠杆菌后，该重组质粒得以稳定复制，并赋予受体细胞相应的抗生素抗性，由此宣告了基因工程的成立。

2.基因工程的三大要素：供体、受体、载体。

3.基因工程操作的基本步骤：（1）切：从供体细胞中分离出基因组DNA，用限制性核酸内切酶分别将外源DNA（包括外源基因或目的基因）和载体分子切开。

（2）接：用DNA连接酶将含有外源基因的DNA片段接到载体分子上，构成DNA重组分子。

（3）转：借助于细胞转化手段将DNA重组分子导入受体细胞（4）增：短时间培养转化细胞，以扩增DNA重组分子或使其整合到受体细胞的基因组中（5）检：筛选和鉴定经转化处理的细胞，获得外源基因高效稳定表达的基因工程菌或细胞4.基因工程的主体战略思想是外源基因的稳定高效表达5.绝大多数分子克隆实验所使用的载体是DNA双键分子，其功能是：（1）为外源基因提供进入受体细胞的转移能力（2）为外源基因提供在受体细胞中的复制能力或整合能力（3）为外源基因提供在受体细胞中的扩增和表达能力6.野生型质粒具有下列基本特征：自助复制性，可扩增性，可转移性，不相容性7.人工构建的载体质粒根据其功能和用途可分为下列几类：（1）克隆质粒：用于克隆和扩增外源基因（2）测序质粒：高拷贝复制，并含有多酶切口的接头片段，便于各种DNA片段的克隆与扩增（3）整合质粒：含有整合酶编码基因以及整合特异性的位点序列，克隆在这种质粒上的外源基因进入受体细胞后，能准确地重组整合在受体染色体DNA的特定位点上（4）穿梭质粒：能在两种不同种属的受体细胞中复制及检测（5）探针质粒：用来筛选克隆基因的表达调控元件（6）表达质粒：使得克隆在合适位点上的任何外源基因均能在受体细胞中高效表达8.野生型质粒改造的指导思想是：（1）删除不必要的DNA区域（2）灭活某些质粒的编码基因，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因，以提高质粒的拷贝数（3）加入易于识别的选择标记基因，便于检测含有重组质粒的受体细胞（4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的DNA 序列，同时删除重复的酶切位点（5）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件或用于表达产物亲和层析分离的标签编码序列9.λ噬菌体是大肠杆菌的温和型噬菌体，由外壳蛋白与一个48.5kb长的双链线状DNA分子组成。

第3节基因工程的应用课后篇巩固提升基础巩固1.(2020·河北邢台一中高二期末)科学家已能运用基因工程技术,让羊的乳腺合成并分泌人体的某些抗体,以下叙述不正确的是()A.该技术可导致定向变异B.表达载体中需要加入乳腺蛋白基因的特异性启动子C.目的基因是抗原合成基因D.受精卵是理想的受体细胞答案C解析由题意分析可知该技术为基因工程技术,将目的基因导入受体细胞,可以定向改变生物性状,故A 项正确;运用基因工程技术,让羊的乳腺生产抗体,则表达载体中目的基因上游要加入羊乳腺蛋白基因的启动子,故B项正确;目的基因是人体内控制某些抗体合成的基因,故C项错误;受精卵常作为动物基因工程的受体细胞,故D项正确。

2.(2020·陕西咸阳实验中学高二期中)下列关于培育转基因抗虫棉的叙述,正确的是()A.DNA连接酶能把Bt抗虫蛋白基因与噬菌体相连接B.Bt抗虫蛋白基因可借助花粉管通道进入受体细胞C.Bt 抗虫蛋白对害虫和人都有不同程度的毒害作用D.需制备好相应抗原来检测 Bt 抗虫蛋白答案B解析培育转基因植物常用农杆菌转化法,可用DNA连接酶将编码Bt 抗虫蛋白的基因与农杆菌的Ti 质粒相连接,构建基因表达载体,A项错误;在植物细胞基因工程中,可利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞,也可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中,B项正确;Bt 抗虫蛋白对哺乳动物无毒害作用,C项错误;要检测目的基因是否成功翻译,可用抗原—抗体杂交技术进行检测,目的基因翻译的蛋白质作为抗原,故需制备好相应抗体来检测Bt 抗虫蛋白,D项错误。

3.(2020·山东夏津第一中学高二期中)近年来基因工程的发展非常迅猛,下列不属于基因工程应用的是()A.克隆猴“中中”和“华华”B.利用乳腺生物反应器生产药物C.制造一种能分解石油的“超级细菌”D.制造一种能产生干扰素的工程菌答案A解析克隆猴“中中”和“华华”应用了动物细胞核移植技术,A项符合题意;利用乳腺生物反应器生产药物,这属于动物基因工程的应用,B项不符合题意;制造一种能分解石油的“超级细菌”,这属于基因工程的应用,C项不符合题意;制造一种能产生干扰素的工程菌,这属于基因工程的应用,D项不符合题意。