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基因工程載體的種類范文第1篇

關鍵詞 基因工程；研究進展；原理；應用

中圖分類號 Q78 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2012）10-0045-02

20世紀70 年代以來，基因工程技術在世界范圍內(nèi)蓬勃興起，至今已在多個學科領域得到廣泛應用?；蚬こ淌且豁椖軌蜉^好地服務于人類社會的工程技術，該技術通過改變生物的遺傳組成，增加生物的遺傳多樣性，由此賦予新型轉(zhuǎn)基因生物的表型特征[1]。目前，以基因重組和克隆技術為代表的生物技術正以日新月異的速度迅猛發(fā)展。

1 基因工程原理

基因工程（genetic engineering）以分子遺傳學為理論基礎、以分子生物學和微生物學的現(xiàn)代方法為手段進行的研究，又稱為DNA重組或分子克隆。通過體外重組，基因工程將不同來源的基因?qū)胧荏w細胞，在體細胞內(nèi)實現(xiàn)基因的復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯。這種技術是按照人們的意愿將某一生物的遺傳物質(zhì)——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當?shù)墓ぞ呙高M行切割，然后與載體DNA分子連接起來，一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中[2-3]。對于受體細胞而言，與載體相連的DNA分子就屬于外源物質(zhì)也稱為重組體。重組體導入到受體細胞之后就可以進行正常的復制和表達，從而獲得新物種。一般來說，載體的選擇對能否成功進入受體細胞并且復制和表達起著很重要的作用，載體進入受體細胞應該以不影響受體細胞正常生長為基本原則。這種技術克服了遠緣雜交的不親和，為改造生物提供了有效的手段。

2 基因工程的應用

2.1 植物基因工程技術在中草藥研發(fā)中的應用

2.1.1 提高藥用植物的有效成分含量。目前，學者在鐵皮石斛上應用了基因工程技術，以提高其有效成分的含量。由于人工合成成本很高，若能夠通過基因工程技術提高石斛堿的含量，會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。魏小勇等[4]以鐵皮石斛種胚原球莖為研究材料，定向誘導后獲得穩(wěn)定的石斛堿突變體，分析突變體的表達效果，并以mRNA為模板反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生cDNA，構建鐵皮石斛差減cDNA文庫，獲得差異表達mRNA反義基因。通過構建相應載體轉(zhuǎn)化石斛，來分析轉(zhuǎn)基因石斛中石斛堿的變化，通過篩選反義基因來確定石斛堿功能基因。將類似鐵皮石斛的稀缺植物上應用基因工程技術，可為中草藥的研發(fā)奠定基礎[5]。

2.1.2 提高藥用植物的抗病性和抗逆性。一般對藥用植物都是采用大規(guī)模的種植，由此才能滿足市場需求。應用植物基因工程技術可解決栽培過程中的病害問題。如種植培養(yǎng)出的抗病毒、抗蟲害品種，可增強植物對病害的抵抗能力，不僅能降低植物病害的發(fā)生，還能減少由于使用農(nóng)藥而帶來的污染[6]。Pilon-Smit et al[7]將SacB基因?qū)霟煵?，提高了轉(zhuǎn)基因煙草的耐旱抗寒特性。我國學者也開展了植物基因工程技術的研究和應用，并取得了顯著的成果。賀 紅等[8]以枳殼實生苗上胚軸為研究材料，為獲得轉(zhuǎn)柑桔衰退病病毒外殼蛋白基因的植株，其采用了遺傳轉(zhuǎn)化技術。有學者還利用Ti 轉(zhuǎn)化系統(tǒng)獲得了多種抗病毒的植物，如抗黃瓜花葉病毒（CMV）的番茄和抗甜菜壞死黃脈病毒（BNYV）的甜菜等[9]。

2.2 基因工程在植物性食品脫敏中的應用

基因工程可以將目的基因?qū)胧荏w細胞，也可以改變內(nèi)源基因，只要找到需要刪除的基因即可。過敏反應具有反應迅速的特點，過敏原種類也很多。因此，防止發(fā)生過敏反應也很困難?；蚬こ炭梢灾苯幼饔糜谶^敏源頭，即改變內(nèi)源基因使編碼的蛋白質(zhì)失去致敏性。也可以通過基因工程方法處理食品及其原料可降低其致敏性，從而降低過敏病人的不良反應。反義技術可消除植物中內(nèi)源基因，使致敏基因沉默，從而降低植物性食品致敏性[10]。

2.3 轉(zhuǎn)基因技術在哺乳動物遺傳育種領域的應用

隨著分子生物技術的發(fā)展，人們可以根據(jù)意愿改良動物品種，結(jié)合基因技術原理的應用，由此實現(xiàn)重要的經(jīng)濟價值。在畜牧業(yè)生產(chǎn)上，主要是用于遺傳改良，加速動物育種。轉(zhuǎn)基因可以定向培育并保存物種的優(yōu)良性狀，并能加快其積累和保存的步伐。在大量的轉(zhuǎn)基因動物中選出符合人們預想的轉(zhuǎn)基因動物，利用優(yōu)良動物品種的體細胞作核供體克隆動物，用于大量生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物。將轉(zhuǎn)基因技術應用于家畜上，在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)入結(jié)合特異抗原抗體基因，可生產(chǎn)出具有抗多種疾病性能的動物[1]。轉(zhuǎn)基因技術的科技含量較高，但在實驗室內(nèi)也能實現(xiàn)動物育種。在動物雜種優(yōu)勢利用方面，轉(zhuǎn)基因技術可加速動物育種的進程，增強選育種畜性狀的穩(wěn)定性，降低育種的時限并提高效率[11]。

2.4 基因工程在食品工業(yè)中的應用[12-14]

2.4.1 糖類的改良。淀粉是一種多糖，通過對酶的調(diào)控可控制其含量水平，ADPP葡萄糖焦磷酸酶、淀粉合成酶和分枝酶是高等植物的淀粉合成酶。將淀粉系土壤大腸桿菌的基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯上，可增加馬鈴薯的淀粉含量[12]。這種基因可表達ADP-葡萄糖焦磷酸化酶，使馬鈴薯淀粉含量增加近20%[15]。目前，利用植物基因工程技術改善食品的風味已取得重大的進展。Monsanto公司開發(fā)出轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，新型馬鈴薯產(chǎn)品的淀粉含量較傳統(tǒng)品種平均提高了20%～30%，油炸后的產(chǎn)品具有更好的構質(zhì)和風味，并且油味和吸油量都較少[16]。

2.4.2 改善發(fā)酵食品風味。發(fā)酵食品具有工業(yè)經(jīng)濟效益，其品質(zhì)將直接影響效益。但是在該領域不能廣泛地應用傳統(tǒng)的微生物，否則不能達到定向改造微生物性狀的目的。因此，選擇的微生物將決定發(fā)酵食品風味。隨著分子生物學的興起，在分子水平上可利用DNA 重組、RNA 干擾及基因敲除等基因工程技術來構建所需的基因工程菌株[17]。

例如，在啤酒和醬油的生產(chǎn)工藝中可利用轉(zhuǎn)基因技術改善產(chǎn)品的風味。在釀造醬油的過程中，氨基酸的生成量對整體風味起決定性的作用，參與該反應的羧肽酶和堿性蛋白酶的基因已克隆并成功轉(zhuǎn)化到菌株中，羧肽酶的活力可大幅提高13倍，堿性蛋白酶的活力可提高5倍，從而提高氨基酸的生成量[18]。為滿足不同食品的需要，在醬油的釀造工藝中可使用工程菌株，由此降低醬油的色度和口味。啤酒中含有一種叫雙乙酰的物質(zhì)，雙乙酰是啤酒酵母細胞產(chǎn)生的α-乙酰乳酸經(jīng)非酶促的氧化脫羧反應自發(fā)產(chǎn)生的，當雙乙酰含量超過風味閾值（0.02~0.10 mg/L）時，就會大大降低啤酒的口感，產(chǎn)生餿酸味，進而影響經(jīng)濟效益。為改善啤酒的風味，可采用α-乙酰乳酸脫羧酶去除雙乙酰。研究表明，利用轉(zhuǎn)基因技術將編碼α-乙酰乳酸脫羧酶的基因克隆到啤酒酵母中進行表達[15]，可以有效降低啤酒中的雙乙酰含量。基于基因工程原理，還可將轉(zhuǎn)基因技術應用于制取其他產(chǎn)品[19]。

3 展望

目前，基因工程技術已滲透到人類生產(chǎn)生活的各個領域，其以巨大的生命力發(fā)揮重大的影響，一些實驗室技術和成果不斷地得到應用，也將使地球的生物圈變得更加豐富多彩[20]。如今基因工程技術在給人類帶來利益的同時，對于疾病的治療方面也有了巨大突破。盡管基因工程技術給人類帶來了巨大的利益和便利，但同時也應該思考轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題，這是對基因工程未來發(fā)展的最大挑戰(zhàn)[21-22]。

4 參考文獻

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基因工程載體的種類范文第2篇

關鍵詞：植物葉綠體;基因工程;發(fā)展;應用;存在問題;展望

葉綠體作為植物中與光合作用直接相連的重要細胞器,其基因組的功能也因此扮演著十分重要的角色。1882年straburger觀察到藻類葉綠體能分裂并進入子代細胞;1909年baur和correns通過在3種枝條顏色不同的紫茉莉間雜交得出,質(zhì)體是母本遺傳的。人們便開始對葉綠體遺傳方面產(chǎn)生了濃厚的興趣[1]。1988年boynton等首次用野生型葉綠體dna轉(zhuǎn)化了單細胞生物衣藻突變體(atpb基因突變體),使其完全恢復光合作用能力,標志著葉綠體基因工程的誕生[2]。葉綠體基因工程作為一種很具有發(fā)展前景的植物轉(zhuǎn)基因技術,在植物新陳代謝、抗蟲性、抗病性、抗旱性、遺傳育種等方面都將有著越來越重要的意義。

1葉綠體基因工程概述

1.1葉綠體簡介

葉綠體是植物進行光合作用的重要器官,是一種半自主型的細胞器,能夠進行自我復制,含有雙鏈環(huán)狀dna。葉綠體dna分子一般長120~160kb。葉綠體dna有ira和irb 2個反向重復序列(分別位于a鏈和b鏈),兩者基因大小完全相同,只是方向相反,它們之間有1個大的單拷貝區(qū)(大小約80kb)和1個小的單拷貝區(qū)(大小約20kb)。

1.2葉綠體基因組轉(zhuǎn)化優(yōu)點

葉綠體基因具有分子量小、結(jié)構簡單、便于遺傳的特點,故相對于傳統(tǒng)的細胞核遺傳更能高效表達目的基因,這是因為葉綠體基因本身擁有巨大的拷貝數(shù)[3]。葉綠體基因可實現(xiàn)外源基因的定點整合,避免位置效應和基因沉默;遺傳表達具有原核性;安全性好,葉綠體屬于母系遺傳,后代材料穩(wěn)定;目的基因產(chǎn)物對植物的影響小。利用葉綠體基因轉(zhuǎn)化的這些優(yōu)點,可以加快育種速度和效率,節(jié)約育種時間。

1.3葉綠體轉(zhuǎn)化的主要過程

葉綠體轉(zhuǎn)化過程通常分4步:一是轉(zhuǎn)化載體攜帶外源目的基因通過基因槍法或其他轉(zhuǎn)化體系導入葉綠體;二是將外源表達框架整合到葉綠體的基因組里;三是篩選具有轉(zhuǎn)化的葉綠體細胞;四是繼代繁殖得到穩(wěn)定的葉綠體轉(zhuǎn)化植物[4]。

1.4葉綠體轉(zhuǎn)化的主要方法

依據(jù)葉綠體轉(zhuǎn)化的主要過程,生物學家相應地研究若干種葉綠體基因轉(zhuǎn)化的方法,其中常用的葉綠體轉(zhuǎn)化方法:一是微彈轟擊法。將鎢粉包裹構建完整的質(zhì)粒載體,用基因槍轟擊植物的各種組織、器官,然后對重組葉綠體進行連續(xù)篩選,不斷提高同質(zhì)化水平,最后獲得所需的轉(zhuǎn)基因植株[5]。二是農(nóng)桿菌t-dna介導的遺傳轉(zhuǎn)化法。將外源目的基因、選擇標記基因等構建到農(nóng)桿菌的ti質(zhì)粒上,然后通過與植物組織或器官共培養(yǎng),最后把所需外源基因轉(zhuǎn)化到葉綠體并獲得表達。三是peg處理法。只需將構建好的質(zhì)粒(含外源基因、標記基因、同源片斷、啟動子、終止子等)在一定的peg濃度下與植物原生質(zhì)體共培養(yǎng)。

2葉綠體基因工程的應用

2.1提高植物光合效率

植物的光合效率非常有限,太陽能的很小一部分可以轉(zhuǎn)化為植物所需要的能量,從而轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟愋枰漠a(chǎn)品。植物光合效率取決于rubisco酶的豐富度。rubisco酶一方面可以制造可溶性蛋白,另一方面也可以限制co2合成。人們可以通過2種直接的方法提高光合速率:一是加速酶催化的循環(huán)過程;二是提高酶的特性,減少光呼吸浪費的能量[6]。很多科學家正試圖通過提高rubisco酶來提高植物的光合效率,而其中擬南芥和水稻的定點整合試驗取得了重大突破,證明葉綠體基因工程是生產(chǎn)高光合效率作物植物的最有價值的方法。

2.2合成有機物質(zhì)

由于葉綠體型轉(zhuǎn)基因植物具有環(huán)境安全性好、底物豐富、產(chǎn)物區(qū)域化等優(yōu)點,已被越來越多的人關注,并成為工業(yè)化生產(chǎn)特定有機物質(zhì)的可靠場所。例如,有科學家已發(fā)明了用葉綠體基因工程表達聚3-羥基丁酸酯合成相關基因的方法。聚3-羥基丁酸酯及其他類型的聚3-羥基鏈烷酸酯同屬于聚酯類物質(zhì),是自然界中多種細菌的碳源及能源儲備物。具有生物可降解性,如取代化學合成塑料將能從源頭解決塑料廢棄物引起的“白色污染”。其通過構建了含phbb、phm、phbc和aada基因表達盒的葉綠體整合及表達載體,通過基因槍轟擊法轉(zhuǎn)化煙草。northem點雜交、rt-pcr分析結(jié)果表明,葉綠體型轉(zhuǎn)基因植株中目的基因在轉(zhuǎn)錄水平的表達明顯高于核轉(zhuǎn)化植株中相應基因。

2.3生產(chǎn)疫苗

人類治療用蛋白質(zhì)可以在葉綠體中實現(xiàn)表達,表達效率取決于外源基因的整合位點,增強轉(zhuǎn)錄和翻譯的調(diào)控元件以及外源蛋白的穩(wěn)定性等。人類已經(jīng)在用葉綠體基因生產(chǎn)疫苗方面開展了卓有成效的工作。例如,范國昌等將甲型肝炎病毒vp3p1區(qū)和丙型肝炎病毒c區(qū)融合,并導入到衣藻葉綠體基因組中,融合蛋白得到高效表達,且具有雙抗原活性。而霍亂病毒蛋白b(ctb)抗原ctb已經(jīng)在葉綠體中轉(zhuǎn)化成功,預示著轉(zhuǎn)基因植物疫苗的可商業(yè)化前景。tregoning等將tetc基因在煙草葉綠體基因組進行表達,為了增加mrna的穩(wěn)定性及在煙草葉片內(nèi)表達的可行性,他們將基因進行了密碼子優(yōu)化,分別表達了未經(jīng)改造的富含at(72.3%at)和人工合成的富含gc(52.5%at)的基因,tetc-at和tetc-gc的表達量分別為總可溶蛋白的25%和10%。

2.4在植物抗性方面的研究

在抗蟲性方面,kota和cosa分別于1999年、2001年將btcryzaaz基因轉(zhuǎn)入煙草葉綠體,前者可100%殺死4 000多倍抗性的抗性蟲,后者報道bt表達量達46.1%。在抗逆性方面,人們通過編碼sod、apx等酶的基因已經(jīng)轉(zhuǎn)入到煙草、苜蓿、馬鈴薯、棉花的葉綠體中,提高了植物的耐氧化能力,從而提高了植物對環(huán)境脅迫的耐受能力。

2.5葉綠體基因組在系統(tǒng)發(fā)育學上的應用

葉綠體在系統(tǒng)發(fā)育學上的優(yōu)點:一是葉綠體基因組是僅次于核基因組的第二大基因組,為比較研究提供了一個較大的數(shù)據(jù)基礎;二是葉綠體dna的核酸置換率適中,在應用上很有價值。然而,用葉綠體dna研究系統(tǒng)發(fā)育也存在著明顯的不足:一是葉綠體基因組是母性遺傳的,因此并不能單靠葉綠體基因組來解釋居群間的雜交現(xiàn)象;二是雖然有越來越多的葉綠體dna被用作分子標記來研究類群間的系統(tǒng)發(fā)育關系,但只有將這些分子片段提供的信息與其他的分子片段信息、傳統(tǒng)的形態(tài)及生理特征結(jié)合起來獲得更多的信息,才能更接近系統(tǒng)發(fā)育的本來面目。

2.6葉綠體基因在消除環(huán)境憂慮問題上的前景

當今最為普遍的問題就是外源基因從轉(zhuǎn)基因作物到雜草的逃逸,這一逃逸主要是通過花粉的擴散,產(chǎn)生超級雜草或產(chǎn)生和其他作物之間的基因污染,對環(huán)境極為不利。葉綠體基因工程產(chǎn)生的基因逃逸現(xiàn)象的風險遠遠低于核轉(zhuǎn)化作物,因為大多數(shù)作物中的質(zhì)體dna都是母系遺傳,這樣就可以避免作物和作物、作物和雜草之間的雜交,消除人們對基因污染的憂慮。

3葉綠體基因工程存在的問題

3.1葉綠體基因轉(zhuǎn)化在雜合體上的穩(wěn)定性問題

由于高等植物的每個細胞中有10~100個葉綠體,每個葉綠體內(nèi)有10~100個葉綠體基因組拷貝,因此轉(zhuǎn)化的葉綠體和未轉(zhuǎn)化的野生型葉綠體同時存在于轉(zhuǎn)基因植株中,造成這種雜合體在遺傳上是不穩(wěn)定的。在轉(zhuǎn)化外源基因之前,目前可采用降低葉綠體拷貝數(shù)、高壓篩選和選用致死突變體作為外源基因的受體等方法使轉(zhuǎn)基因植株易于同質(zhì)化。

3.2植物的種類有待擴展

可能是由于大多數(shù)植物的葉綠體基因組序列不清楚,因此無法確定用于載體構建的同源重組片段和外源基因的插入位點。目前,已成功轉(zhuǎn)化的植物種類很少,只有番茄和煙草通過有性生殖使外源基因獲得穩(wěn)定遺傳,而番茄卻是唯一能有高的外源蛋白積累的可食用果實的植物。

4展望

雖然在葉綠體基因工程領域人們已經(jīng)取得了一定的進展,但對于改變?nèi)~綠體基因工程中所存在的缺點,科學界仍然要有大量的工作需要進行。為此,尋找更多更加合適的方法來改進葉綠體基因工程,使其優(yōu)點更加明顯,必將在未來生物技術領域帶來又一場革命,為人類造福。

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基因工程載體的種類范文第3篇

一、高中生物課程資源開發(fā)案例

教材是最重要的課程資源，它在課程資源的開發(fā)與利用中往往起到主導和疏導作用。因此嘗試以學科知識為背景，不斷分析課標和教材，明確教材中哪些內(nèi)容與本市生物產(chǎn)業(yè)相聯(lián)系。另外一個生物產(chǎn)業(yè)所應用的生物學原理是多層次多方位緊密相聯(lián)的，因此又將高中生物必修和選修課本，打亂模塊順序，以本市生物產(chǎn)業(yè)資源為線索，將與高中生物課本相關的知識點串聯(lián)起來，進行了高中生物本地生物產(chǎn)業(yè)課程資源和教材資源的整合。嘗試通過參觀調(diào)查，使學生加深對所學生物學原理和技術的理解，增強學生的應用能力及知識的遷移能力。通過體驗企業(yè)文化，了解相關的職業(yè)和就業(yè)素質(zhì)，增強學生職業(yè)意識和社會責任感?，F(xiàn)舉兩例簡要說明。

1.“發(fā)酵工程”課程資源——深圳金威啤酒釀造有限公司

對于微生物相關知識，看不見摸不著，內(nèi)容細微而深奧，條件好的學?？梢栽陲@微鏡下看看酵母，條件不好的學校學生根本不知酵母長什么樣，對于微生物培養(yǎng)，發(fā)酵等知識，限于條件，高中學校也很難開設。學生通常只是通過書本的文字和圖片，通過老師歸納出流程圖，進行理解和記憶。學生學起來難于理解且很難將這些知識上升到一個感性認識。深圳金威啤酒釀造有限公司擁有目前國內(nèi)最先進的啤酒生產(chǎn)技術和設備，其“不添加甲醛釀造”的綠色啤酒工藝帶動了行業(yè)的科技創(chuàng)新與技術進步，被科技部列為國家科技成果重點推廣項目。公司的污水處理站是市工業(yè)污水治理的樣板工程。并且該公司是“深圳市工業(yè)旅游景點”之一，這為我們中學生學習微生物應用相關知識提供了良好的條件。

例如學生在參觀調(diào)查時可以通過現(xiàn)場體驗生產(chǎn)工藝的過程，了解微生物的類群，分離、純化、培養(yǎng)、計數(shù)及保存方法；了解培養(yǎng)基的配制原則及種類，體驗消毒和滅菌方法，聯(lián)系種群生長曲線，思考為什么酵母發(fā)酵時要補充加料；聯(lián)系無氧呼吸及有氧呼吸，影響種群密度的生態(tài)因子，思考影響微生物生長的環(huán)境因素，酵母發(fā)酵時需要控制的因素，體驗質(zhì)檢人員如何對其質(zhì)量進行控制；參觀污水處理站時，體驗其污水處理工藝，理解生物的凈化作用，水體的富營養(yǎng)化及生態(tài)工程所遵循的協(xié)調(diào)與平衡原理等。并且可以激發(fā)學生討論微生物在實際生活生產(chǎn)中的應用。這樣不僅使學生在實踐的過程中，自覺地把間接的理論知識與直接的感受和體驗結(jié)合起來，加強了學生與生活、與社會的聯(lián)系而且進一步拓展了學生的思維。

2.“基因工程”課程資源——深圳華生元基因工程有限公司

深圳華生元基因工程有限公司是國內(nèi)最早研究基因工程并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的公司，成功生產(chǎn)國內(nèi)第一例基因工程藥物——重組人表皮生長因子(rEGF)。

基因工程相關知識涉及必修和選修兩個模塊，內(nèi)容抽象深奧，雖然課本圖文并茂，并且用了形象生動的比喻來說明基因工程的基本工具，如將限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、質(zhì)粒類比成基因的“剪刀”“針線”“運載體”。但是只憑教師講述是很枯燥抽象，學生也難以理解。而去到深圳華生元基因工程有限公司實地參觀之后，對于這種分子水平的操作就有會有一個具體形象的感性認識，原來和自己所想的有太大的差別。在參觀的過程中，學生不但對于基因是什么，在哪里，有什么功能，原核細胞和真核細胞的基因結(jié)構的區(qū)別，基因?qū)ι镄誀畹目刂?，基因表達的中心法則，獲得目的基因的方法，DNA的復制，基因工程原理這些基礎知識會有一個更深的理解。而且也可直觀的感受PCR體外擴增技術，基因工程操作步驟，基因工程操作的工具，檢測基因的表達時的方法。同時也會激發(fā)學生調(diào)查基因工程產(chǎn)品在社會中的應用情況、討論轉(zhuǎn)基因生物利與弊的興趣，開拓了思維。

二、本地生物課程資源開發(fā)整合利用的體會

深圳市生物產(chǎn)業(yè)資源非常豐富，與高中生物相聯(lián)系的本市生物產(chǎn)業(yè)課程資源還有許多，還需要教師不斷地開發(fā)，通過實踐上的應用實例，讓學生身臨其境，親身體驗，比單純的應用間接的載體給學生呈現(xiàn)相關知識，更能使學生更好的理解了生物學原理，增強了學生的應用能力、理解力及知識的遷移能力，拓寬了學生的知識面，引導學生關注身邊的生物現(xiàn)象，增加了學生學習生物的興趣。

在參觀調(diào)查中，不僅可以讓學生的生物學知識有一個更深的理解，而且也可以讓學生從中學習一些社會學經(jīng)濟學相關的知識。比如可以讓學生了解該公司的企業(yè)文化是什么?調(diào)查該公司年產(chǎn)值是多少?經(jīng)濟效益如何?為社會提供了多少個就業(yè)崗位?有哪些職業(yè)崗位，就業(yè)條件是什么?該公司提出了哪些技術革新目標?在與生物技術從業(yè)人員的面對面的交流過程中，無形中指導學生的就業(yè)觀，幫助學生了解相關的職業(yè)和學習方向，增強學生的社會責任感，為進一步學習和步入社會做準備。同時這也是新課程標準對高中生物教師提出的一個新要求。

基因工程載體的種類范文第4篇

1. 轉(zhuǎn)基因植物

轉(zhuǎn)基因作物的研究規(guī)模已達到了空前的水平。自1983年世界上第一例轉(zhuǎn)基因抗病毒植物誕生以來，轉(zhuǎn)基因作物的研制、中間試驗、田間釋放和商業(yè)化種植得到了迅速的發(fā)展，到1997年底，轉(zhuǎn)基因植物已達幾百種；轉(zhuǎn)基因作物于1986年在美國和法國首次進入大田試驗，到1997年底全世界轉(zhuǎn)基因作物的田間試驗已達25000多例；1994年，美國批準了轉(zhuǎn)基因延熟番茄的商業(yè)化生產(chǎn)，到1997年底，全世界共有51種轉(zhuǎn)基因植物產(chǎn)品被正式投入商品化生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)基因作物的種植面積正在迅速擴大。全世界轉(zhuǎn)基因作物的種植面積在1995年僅為1.2×106hm2，1996年為2.84×106hm2，1997年為1.25×107hm2，1998年為2.78×107hm2，1999年增至3.99×107hm2.2000年進一步增至4.42×107hm2，2001年已達5.26×107hm2.2001年全球轉(zhuǎn)基因作物按作物種類統(tǒng)計為：大豆占46%，棉花占20%，油菜占11%，玉米占7%；按國家統(tǒng)計：美國占70%（面積，下同）、阿根廷占22%、加拿大占6%、中國占1%～3％，上述4國占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的99%；按目標性狀分類：抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物占77%，抗蟲轉(zhuǎn)基因作物占15%.據(jù)統(tǒng)計，1999年美國轉(zhuǎn)基因大豆、棉花和玉米的種植面積，分別占該國相應作物種植面積的55%、50%和30%。

轉(zhuǎn)基因作物具有巨大的經(jīng)濟效益，1997年美國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積為1×106hm2，平均增產(chǎn)70%，每公頃抗蟲棉可增加凈收益83美元，直接經(jīng)濟效益近1億美元；1998年美國種植轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米達5×106hm2，平均增產(chǎn)9%，其凈收益為68.1美元／hm2，可產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益3.4億美元。1995年全球轉(zhuǎn)基因作物的銷售額僅為0.75億美元，1998年達到12億美元～15億美元，2000年已達30億美元，5年間增加了40倍。預計2005年將達60億美元，2010年將達到200億美元。 

2.植物用轉(zhuǎn)基因微生物 

自上世紀80年代以來，重組農(nóng)業(yè)微生物工程研究取得了突破性進展，其中新型重組固氮微生物研究已進入田間試驗，一些殺蟲、防病遺傳工程微生物進入田間試驗或商業(yè)化生產(chǎn)。防凍害基因工程菌株已于1987年進入田間試驗，防治果樹根癌病工程菌株也于1991年和1992年先后在澳大利亞和美國獲準登記，目前已在澳大利亞、美國、加拿大和西歐一些國家銷售，這是世界上首例商品化生產(chǎn)的植病生防基因工程細菌制劑。具有殺蟲活性的轉(zhuǎn)b.t基因工程細菌，自1991年起已有多個產(chǎn)品進入市場。在高銨條件下仍保持良好固氮能力的耐銨工程菌株，也進入田間試驗。 

3.轉(zhuǎn)基因動物

轉(zhuǎn)基因動物主要應用于以下幾個方面：改良動物品種和生產(chǎn)性能；生產(chǎn)人藥用蛋白和營養(yǎng)保健蛋白；生產(chǎn)人用器官移植的異種供體；建立疾病和藥物篩選模型；生產(chǎn)新型生物材料等。1998年全球動物生物技術產(chǎn)品總銷售額約為6.2億美元，預計2010年總銷售額將達到110億美元，其中75億美元是轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)品。

4. 獸用基因工程生物制品

獸用基因工程生物制品是指利用重組dna技術生產(chǎn)的獸用免疫制劑。主要包括：單克隆抗體等診斷試劑，目前國內(nèi)外正在研究、開發(fā)或已應用的單克隆抗體診斷試劑已達1000多種；基因工程疫苗，已有44例獲準進行商品化生產(chǎn)，其中重組亞單位疫苗30例，基因缺失活疫苗12例，基因重組活疫苗2例。此外，還有dna疫苗和獸用基因植物源生物制品等。 

5. 轉(zhuǎn)基因水生生物 

迄今為止，全世界研究的轉(zhuǎn)基因水生生物達20余種，已有8種進入中間試驗，其中我國有一種兩例，僅有大西洋鮭1種可能已開始小規(guī)模商品化生產(chǎn)。

6. 我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化概況

我國轉(zhuǎn)基因植物的研究開發(fā)始于20世紀80年代，1986年啟動的863高新技術計劃起到了關鍵性的導向、帶動和輻射作用。據(jù)1996年統(tǒng)計，國內(nèi)正在研究和開發(fā)的轉(zhuǎn)基因植物約47種，涉及各類基因103種。1997年～1999年，有26例轉(zhuǎn)基因植物獲準進行商業(yè)化生產(chǎn)。按轉(zhuǎn)基因性狀分：抗蟲16例，抗病毒9例，改良品質(zhì)1例。按作物劃分：棉16例，番茄5例，甜椒4例，矮牽牛1例。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是國內(nèi)植物基因工程應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的第一個成功范例，使我國成為繼美國之后獨立研制成抗蟲棉，并具有自主知識產(chǎn)權的第二個國家。1998年～2001年4年累計種植逾1.3×106hm2，減少農(nóng)藥使用量70%以上，產(chǎn)生了巨大的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。由于其傘形輻射的帶動作用，抗蟲轉(zhuǎn)基因水稻、玉米、楊樹等一批后繼轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品正在進行田間試驗，蓄勢待發(fā)。轉(zhuǎn)基因技術將使農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻的結(jié)構變化，向農(nóng)業(yè)與醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)與食品、農(nóng)業(yè)與加工結(jié)合的方向發(fā)展。

我國植物用轉(zhuǎn)基因微生物研究已取得長足進展，正在研發(fā)的防病殺蟲微生物13種，涉及基因16種；固氮微生物8種，涉及基因12種，大多已進入中間試驗和環(huán)境釋放試驗。我國獸用基因工程生物制品研究與產(chǎn)業(yè)化進展迅速，已有近70種單克隆抗體等診斷試劑投放市場，2例基因工程疫苗獲準進行商品化生產(chǎn)，其中重組亞單位疫苗1例，基因重組活疫苗1例。

我國轉(zhuǎn)基因水生生物研究取得了舉世矚目的成就，1985年，我國培育出世界首批轉(zhuǎn)基因魚。此后，培育出比正常生長速度快3倍～4.6倍的轉(zhuǎn)基因泥鰍。目前，轉(zhuǎn)生長激素基因鯉、轉(zhuǎn)大馬哈魚生長激素基因鯉均進入中試階段。此外，我國還開展了藻類、貝類等其他水生生物的轉(zhuǎn)基因研究。我國轉(zhuǎn)基因動物研究成績斐然，生長速度快、瘦肉率高、對某些病毒有一定抗性的轉(zhuǎn)基因豬培育成功，乳腺組織能夠表達人藥用蛋白凝血因子ix、人生長激素、人紅細胞生成素的轉(zhuǎn)基因羊已進入中試和安全性評價階段，此外，還成功地培育了轉(zhuǎn)基因牛。

基因工程載體的種類范文第5篇

■ 一、 兩種酶共同點：二者都作用于磷酸二酯鍵，而不是氫鍵

■ 例1 DNA連接酶的功能是（ ）

A. 在子鏈與母鏈間形成氫鍵

B. 在黏性末端之間形成氫鍵

C. 將兩DNA末端間的縫隙連接

D. A、B、C都對

■ 答案 C

■ 例2 下列說法錯誤的是（ ）

A. DNA連接酶將黏性末端的堿基連接起來

B. 限制性核酸內(nèi)切酶可用于目的基因的獲得

C. 目的基因須由運載體導入受體細胞

D. 人工合成目的基因不用限制性核酸內(nèi)切酶

■ 答案 A

■ 例3 關于下圖DNA分子片段的說法正確的是（ ）

A. 限制性核酸內(nèi)切酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位

B. ②處的堿基缺失導致染色體結(jié)構變異

C. 把此DNA放在含15N的培養(yǎng)液中復制2代，子代中含15N的DNA占3/4

D. 該DNA的特異性表現(xiàn)在堿基種類和（A+T）/（G+C）的比例上

■ 解析 A項：圖中①部位指單鏈上的磷酸二酯鍵，而③部位指兩條鏈之間的氫鍵。限制性核酸內(nèi)切酶作用于磷酸二酯鍵，而解旋酶作用于氫鍵。B項中DNA分子中堿基的增添、缺失或改變屬于基因突變。C項原來DNA中的兩條鏈一條是15N，一條是14N，根據(jù)DNA保留復制的特點，子代DNA應都含有15N。D項中DNA的特異性和堿基種類沒有關系。

■ 答案 A

■ 二、 限制性核酸內(nèi)切酶有特異性，而DNA連接酶沒有特異性

一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且在特定的位點上切割DNA分子。DNA連接酶不能特異性識別，只要是斷開的DNA鏈都可以連接。

■ 例4 下列關于生物技術的敘述中，不正確的是（ ）

A. DNA連接酶能特異性識別黏性末端從而將切割位點連接起來

B. 植物體細胞雜交過程中得到的雜種細胞具有連續(xù)分裂并分化形成完整植株的潛能

C. 單克隆抗體制備時需要利用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞

D. 微生物培養(yǎng)中可以利用以尿素為唯一碳源的培養(yǎng)基篩選出能分解尿素的細菌

■ 解析 A項中DNA連接酶不能“特異性識別”。

■ 答案 A

■ 三、 根據(jù)黏性末端判斷所用限制性核酸內(nèi)切酶的種類

■ 例5 下列黏性末端屬于同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割而成的是（ ）

A. ①② B. ①③

C. ①④ D. ②③

解析 如果是同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割而成的，則應具有相同的黏性末端。

■ 答案 B

■ 例6 下列所示的黏性末端是由幾種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的（ ）

A. 1種 B. 2種

C. 3種 D. 4種

■ 解析 把每個黏性末端的另一個部分補回，如

■ 補回后，變成■ 從而知道這種限制性核酸內(nèi)切酶識別的序列為：GAATTC。

G CTTAAG

如此類推，4個黏性末端的原識別序列為：GAATTC、CAATTG、GTTAAC、CTTAAG。序列不同，由于每種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的堿基序列，所以應由4種不同的限制性核酸內(nèi)切酶來切割。

■ 答案 D

■ 四、 兩種不同限制性核酸內(nèi)切酶切割后所形成的黏性末端也可以在DNA連接酶的作用下連接起來

基因工程常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒，因為這樣目的基因和質(zhì)粒就會帶有相同的黏性末端。如果用兩種不同的限制性核酸內(nèi)切酶來切目的基因和質(zhì)粒也可以，只要保證切割后能產(chǎn)生相同的黏性末端就可以在DNA連接酶的作用下連接起來。

■ 例7 在基因工程的基本步驟中，若以質(zhì)粒為運載體，為使目的基因和運載體結(jié)合，則要求對目的基因和運載體所用的限制性核酸內(nèi)切酶和切口必備的特點是（ ）

A. 可用不同的限制性核酸內(nèi)切酶，但露出的黏性末端必須相同

B. 必須用相同的限制性核酸內(nèi)切酶，露出的黏性末端可不相同

C. 必須用相同的限制性核酸內(nèi)切酶，露出相同的黏性末端

D. 可用不同的限制性核酸內(nèi)切酶，露出不同的黏性末端

■ 答案 A

■ 例8 下面是4種限制性核酸內(nèi)切酶所識別的DNA分子序列和剪切位點圖（表示剪切點、切出的斷面為黏性末端）

限制性核酸內(nèi)切酶1：――GATC――

限制性核酸內(nèi)切酶2：――CATG――；

限制性核酸內(nèi)切酶3：――GGATCC――

限制性核酸內(nèi)切酶4：――CCGCGG――

請指出下列哪組表達正確（ ）

A. 限制性核酸內(nèi)切酶1和3剪出的黏性末端相同

B. 在使用限制性核酸內(nèi)切酶的同時還需要解旋酶

C. 限制性核酸內(nèi)切酶1、2、4識別的序列都是由4個脫氧核苷酸組成

D. 限制性核酸內(nèi)切酶1和2切出的DN段可通過DNA連接酶拼接

■ 解析 B項中對DNA進行切割時不需要用解旋酶。C項中限制性核酸內(nèi)切酶4識別的序列由6個脫氧核苷酸組成。D項由于限制性核酸內(nèi)切酶1和2切出的黏性末端不同，故不能可通過DNA連接酶連接。

■ 答案 A

■ 例9 限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是―GGATCC―，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是―GATC―。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個切點，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶Ⅱ的切點。

在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？為什么？

■ 解析

雖然限制性核酸內(nèi)切酶I和限制性核酸內(nèi)切酶II識別的序列和切點是不同的，但是形成的黏性末端是相同的，存在著互補關系，因此在DNA連接酶的作用下是可以連接起來的?；蚬こ讨杏型裁?，即不同的限制性核酸內(nèi)切酶識別的序列和切點不同，但是形成的黏性末端相同，這些酶就是同尾酶。

■ 答案 可以連接。因為由兩種不同限制性核酸內(nèi)切酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互補的）。

■ 例10 基因工程中，需使用特定的限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制性核酸內(nèi)切酶I的識別序列和切點是―GGATCC―，限制性核酸內(nèi)切酶II的識別序列和切點是―GATC―。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是

（ ）

A. 質(zhì)粒用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ切割，目的基因用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割

B. 質(zhì)粒用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割，目的基因用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ切割

C. 目的基因和質(zhì)粒均用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ切割

D. 目的基因和質(zhì)粒均用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割

■ 解析 從圖示可知，要將目的基因從原DNA上切下來，必須用識別范圍大點的限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ切割，若用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ，則只能切斷一端，另一端則因沒有其識別序列不能被切斷。限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是-GATC-，所以它也能切-GGATCC-，若用限制性核酸內(nèi)切酶II，則兩種標記基因的都會被切斷而起不到標記基因的作用。

■ 答案 A

■ 鞏固訓練

1. 已知某種限制性核酸內(nèi)切酶在1個線性DNA分子上有3個酶切位點，如下圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子上有3個酶切位點都被該酶切斷，則會產(chǎn)生4個不同長度的DN段?，F(xiàn)有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶切割后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DN段種類數(shù)是（ ）

A. 3 B. 4

C. 9 D. 12

2. 右圖為某種質(zhì)粒表達載體簡圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內(nèi)切酶EcoRI、BamHI的酶切位點，ampR為青霉素抗性基因，tctR為四環(huán)素抗性基因，P為啟動因子，T為終止子，ori為復制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRI、BamHI在內(nèi)的多種酶的酶切位點。

（1） 將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒表達載體分別用EcoRI酶切，酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進行連接后，其中由兩個DN段之間連接形成的產(chǎn)物有______、______、______三種。若要從這些連接產(chǎn)物中分離出重組質(zhì)粒，需要對這些連接產(chǎn)物進行____________。

（2） 用上述3種連接產(chǎn)物與無任何抗藥性的原核宿主細胞接種到含四環(huán)的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的連接產(chǎn)物是____________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的連接產(chǎn)物是____________。

（3） 目的基因表達時，RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點是____________，其合成的產(chǎn)物是____________。

（4） 在上述實驗中，為了防止目的基因和質(zhì)粒表達載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，酶切時應選用的酶是____________。

3. 下表為幾種限制性核酸內(nèi)切酶識別的序列和切割的位點。如下圖，已知某DNA在目的基因的兩端1、2、3、4四處有BamHⅠ或EcoRⅠ或PstⅠ的酶切位點?，F(xiàn)用BamHⅠ和EcoRⅠ兩種酶同時切割該DN段（假設所用的酶均可將識別位點完全切開），下列各種酶切位點情況中，可以防止酶切后單個含目的基因的DN段自身連接成環(huán)狀的是

（ ）

A. 1為BamHⅠ，2為EcoRⅠ，3為BamHⅠ，4為PstⅠ

B. 1為EcoRⅠ，2為BamHⅠ，3為BamHⅠ，4為PstⅠ

C. 1為PstⅠ，2為EcoRⅠ，3為EcoRⅠ，4為BamHⅠ

D. 1為BamHⅠ，2為EcoRⅠ，3為PstⅠ，4為EcoRⅠ

■ 參考答案

1. C