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基因工程原理--基因工程概论.ppt190页
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生物技术核心课程 ◆教学目的与要求
基因工程学自20世纪70年代初期诞生以来，在短短的40年间已经取得了许多令世人瞩目的成就，成为当代生命科学研究领域中最具生命力、最引人关注的前沿学科之一，是现代分子生物学与生物技术的核心内容。 本课程充分考虑到我院学生知识结构的特点，着重加强有关基因工程原理部分的讲授，并努力将基因工程学同分子生物学、分子遗传学以及生物化学等基础学科有机地联系起来进行讨论。在内容安排上，强调基础性、先进性、系统性和实用性，同时也努力反映国内外有关学者的最新研究成果。
◆教学目的与要求
本课程为分子生物学、分子遗传学、发育生物学、细胞生物学、生物化学等有关专业 学生的学科基础课，同时也是植物学、动物学以及微生物学等专业学生的重点选修课。我们期望不同专业的学生在修完本课程之后，能够较为系统、全面地掌握基因工程的基础知识和最新进展，并能跟上该专业学科的发展进程。
◆教学目的与要求
学时/学分：60/70/3.5 上课方式：讲解为主，讨论为辅 考试时间：待定 考试方式：闭卷+ 实验课面试 勤于思考，勇于发言 Participate and Enjoy it!! ◆教材与参考书
吴乃虎，基因工程原理 第二版，上册 ，科学出版社，1998 吴乃虎，基因工程原理 第二版，下册 ，科学出版社，2001 楼士林等，基因工程 第一版 ，科学出版社，2002 吴乃虎、张方、黄美娟，基因工程术语，科学出版社，2005 GENE VII或VIII 分子克隆实验指南 第三版
基因工程概论 第二讲
基因工程的主要技术 第三讲
基因工程的酶学基础 第四讲
基因克隆的载体与受体 第五讲
目的基因的克隆与分离 第六讲
克隆基因的检测与功能鉴定 第七讲
克隆基因的表
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你好，游客
植物生物技术（1）绪论
植物生物技术
学习目的：
&①概要了解生物技术的含义、特点以及生物技术的发展史。
&②了解生物技术的各项技术及其相互关系。
&③掌握植物生物技术的概念及其应用
一.生物技术的产生和发展
1& 生物技术的产生
生物技术的定义※
& & 生物技术(biotechnology)，也称生物工程(bioengineering)，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。因此，生物技术是一门新兴的、综合性的学科。
l先进的工程技术手段是指基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等新技术。
l改造生物体是指获得优良品质的动物、植物或微生物品系。
l加工生物原料则指生物体的某一部分或生物生长过程产生的能利用的物质，如淀粉、糖蜜、纤维素等有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。
l为人类生产出所需的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。
l达到某种目的则包括疾病的预防、诊断与治疗和食品的检验以及环境污染的检测和治理等。
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，它包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学、育种技术等几乎所有与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。
1.2& 生物技术的产生
生物技术的产生是建立在一系列基础科学所取得的重大进展基础上，其中主要是生物化学、生物大分子晶体结构学、量子力学和信息科学等的进展。而现代生物技术的基础是经典遗传学，孟德尔发现了分离定律和自由组合定律，提出了遗传因子的概念；摩尔根发现了基因的连锁和交换现象。他们所采用的统计与实验方法为遗传学从描述性科学向精确性科学转变奠定了基础。
1944年，Avery在离体条件下完成转化，Avery等阐明了DNA是遗传信息的携带者。
1953年 Watson and Crick 提出了DNA的双螺旋模型，阐明了DNA的半保留复制模式，开辟了分子生物学研究的新纪元。
由于一切生命活动都是包括酶和非酶蛋白质行使其功能的结果，所以遗传信息与蛋白质的关系就成了研究生命活动的关键问题。&
年，他们二人提出了基因自我复制和指导蛋白质合成的中心法则
遗传的中心法则（PP）
基因的表达（PP）
1961年Nirenbery 等破译了遗传密码。1969年，64种遗传密码全部被破译。揭开了DNA编码的遗传信息是如何传递给蛋白质这一奥秘，自此生物大分子基础上的遗传机制初步被揭示。
Berg 于1972年首先实现了DNA体外重组技术，标志着生物技术的核心技术&&基因工程技术的开始。
重组DNA技术（PP）
它向人们提供了一种全新的技术手段，使人们可以按照意愿在试管内切割DNA、分离基因并经过重组后导入其它生物活细胞，借以改造作物或畜牧品种；也可以导入细菌，由其生产大量的蛋白质，或作为药物、或作为疫苗，也可以直接导入人体进行基因治疗。
显然这是一项技术上的革命，以基因工程为核心，带动了其它四大工程的发展，形成了具有划时代意义和战略价值的现代生物技术
&O& 基因工程&
&O& 细胞工程※
&O& 酶工程
&O& 发酵工程
&O& 蛋白质工程
基因工程(gene engineering)
& & 是20世纪70年代以后兴起的一门新技术，其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸(DNA)分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组了的DNA导人某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传性质；或使其遗传信息(基因)在宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。这种通过体外DNA重组创造新生物并给予特殊功能的技术就称为基因工程，也称DNA重组技术。细胞工程(cell engineering)
& & 是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖；或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种；或加速繁育动、植物个体；或获得某种有用的物质的过程。所以细胞工程应包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术(也称细胞杂交技术)、细胞器移植技术、克隆技术、干细胞技术等。
酶工程(enzyme engineering)
& & 是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。它包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。
发酵工程(fermentation engineering)，
&也称微生物工程。利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品。
蛋白质工程(protein engineering)
是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。
上述五项技术并不是各自独立的，它们彼此之间是互相联系、互相渗透的。其中基因工程技术是核心技术，它能带动其他技术的发展。比如通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的&工程菌&或&工程细胞&，都必须分别通过发酵工程或细胞工程来生产有用的物质；又如，通过基因工程技术对酶进行改造以增加酶的产量、酶的稳定性以及提高酶的催化效率等。
生物技术涉及的学科※
现代生物技术是所有自然科学领域中涵盖范围最广的学科之一。它包括分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫生物学、人体生理学、动物生理学、植物生理学、微生物生理学、生物化学、生物物理学、遗传学等几乎所有生物科学的次级学科为支撑，又结合了诸如化学、化学工程学、数学、微电子技术、计算机科学、信息学等生物学领域之外的尖端基础学科，从而形成一门多学科互相渗透的综合性学科，其中又以生命科学领域的重大理论和技术的突破为基础。&
生物技术树（PP）
DNA双螺旋结构（PP）
DNA的半保留复制模式的阐明
遗传密码的破译
DNA与蛋白质的关系等理论上的突破& &
DNA限制性内切酶
DNA连接酶等工具酶的发现
动植物细胞培养方法
细胞融合方法的建立& & &
细胞工程的出现
蛋白质结晶技术
蛋白质三维结构& & & 酶工程和蛋白质工程的产生
生物反应器、传感器
自动化控制技术的应用& & & 现代发酵工程的出现
另外，所有生物技术领域还使用了大量的现代化高精尖仪器，如超速离心机、电子显微镜、高效液相色谱仪、DNA合成仪、DNA序列分析仪等。这些仪器全部都是由微机控制的、全自动化的。这就是现代微电子学和计算机技术与生物技术的结合和渗透。没有这些结合和渗透，生物技术的研究就不可能深入到分于水平，也就不会有今天的现代生物技术。
&生物技术&六高&的基本特征※
l高效益，可带来高额利润；
l高智力，具有创造性和突破性；
l高投入，前期研究及开发需要大量的资金投入；
l高竞争，时效性的竞争非常激烈；
l高风险，由于竞争的激烈，必然带来高风险；
l高势能，对国家的政治、经济、文化和社会发展有很大的影响，具有很强的渗透性和扩散性，有着很高的态势和潜在的能量。
2 生物技术的发展
2.1 发展进程与规模
1983年，首批转基因植物（烟草、马铃薯）问世
&&1986年，首批转基因植物（抗虫、抗除草剂）进入田间试验，首例转基因植物品种&&耐贮番茄进入市场。
1996年，迅速发展产业化
1999年，全球转基因植物种植面积达3990万hm2
2000年，扩大到4420万hm2，较1999年增加26倍
& & 截止到2003年底，转基因农作物种植面积已占全球耕地面积的16%；美国，转基因玉米超过玉米种植总面积的1/3，转基因大豆和棉花分别超过1/2。
经济效益：
1995年，转基因植物的市场销售额7500万美元
1996年，猛增至2.35亿美元
2000年，超过2000亿美元
2005年，达80亿美元
推测：2010年将达到250亿美元
我国转基因植物的研究始于20世纪80年代初。
1986年，国家实施&863&计划
1993年，我国第一例转基因作物抗病毒烟草进入大田试验
1996年，据中国农业生物技术学会调查统计，当时正在研究的转基因植物共47种，涉及各类基因达103种。
1997年，第一例转基因耐贮存番茄获准进行商业化生产，
1999年5月共有6种转基因作物产品投放市场。
2000年，我国转基因抗虫棉花种植面积超过550万亩。据科技部2000年不完全统计，我国研究的转基因生物超过95种，涉及的基因种类超过了200种。
2002年上半年为止，农业部生物安全委员会批准进入田间环境释放的转基因植物有水稻、玉米、大豆、马铃薯等22种，批准商品化生产的转基因植物有耐贮存番茄、2种抗虫棉、抗病毒番茄、抗病毒甜椒和改变花色的矮牵牛等6种。
经过将近10年的努力，我国转基因抗虫棉的研究在激烈的国际竞争中不断发展并开始实现产业化。我国现已成为世界上拥有自主知识产权、独立开发成功抗虫棉的第二个国家。目前已审定抗虫、高产、优质、单基因品种有GKl、GKl2、CKl9、GK22、中棉所38等11个，田间释放的抗虫棉优良品系45个，与此同时，能有效延缓害虫抗性产生、杀虫效果更为稳定的双价基因抗虫棉品种(SGK321)也在国际上首次培育成功并大面积推广应用。转基因抗虫棉，在2002年种植面积已超过60万hm2，5年来累计推广面积已达99．3万hm2。
除转基因抗虫棉以外，我国科学家在抗虫(螟虫)和抗病(白叶枯病)水稻、抗虫(玉米螟)玉米、抗虫(叶甲)和抗病(青枯病)马铃薯、抗病(黄萎病)棉花、抗虫(舞毒蛾)杨树以及转基因马铃薯和番茄生物反应器的研究开发方面也取得了世界瞩目的进展，现已进入田间试验。一旦通过生物安全评价程序，将在农业生产中发挥巨大作用。
2.2 生物技术发展趋势
第一代生物技术产品开发接近完成，第一代产品都是经过基因工程修饰获得所谓&投入特征& (input traits)的作物。转基因作物涉及的性状主要是抗病、抗虫、抗除草剂，由于种植转基因作物后节约了大量农药与劳动力，得益的主要是农民。
目前正在开发的&第二代&转基因作物，重点在于改良品质、增加营养，而且具有医疗保健功能。它是由转基因而获得具有&产出特征& (output traits)的作物，受益人是广大消费者(如转基因番茄生产乙肝疫苗等)。针对旱、涝、盐碱、低温等不良自然因子的各类抗逆作物的培育也是第二代转基因植物研究开发的重点，这项技术一旦获得成功将使发展中国家的农业生产取得更大的收益。
二.植物生物技术与农业革命
世界农业发展史上，两次大的农业革命&&&绿色革命&。
20世纪50&60年代：以高秆改变为矮秆为标志的优质、高产&墨西哥小麦&的矮秆化和矮秆水稻良种的全面推广，使全世界粮食产量跃上了一个新的台阶。
20世纪70年代初，我国杂交水稻的培育成功，并大面积应用于生产，使水稻单产增长20％一30％，创造了农业奇迹，因此，被称为农业发展史上的&第二次绿色革命&。
现代生物技术在农业生产诸多领域得到了广泛的应用，并初步取得了显著的成效，有力地推动着农业生产实现新技术革命。因此，科学家们预言：生物技术将带来一场新的农业产业革命。
植物生物技术(plant biotechnology)是指对植物品质和性状进行改造的生物技术，包括植物组织培养技术、人工种子、细胞工程、基因工程等多种生物技术，主要是指植物基因工程和与之相关的植物组织细胞培养技术、分子标记育种技术等。
& & 人们利用植物生物技术的新方法能有效地分离出决定重要植物表型的一系列基因，用转基因手段把已知表型的基因有目的的转入其他植物，并在新植物中表达出来。这样可以改变或再造农作物的品质、提高作物的产量和抗逆性，培育出高产、优质、高效和抗逆性强的作物产品，以生产足够粮食保障人类的生存和发展。
1．植物生物技术在农业中的应用
1.1 植物组织细胞培养(plant tissue and cell culture)：运用植物组织细胞培养技术实现植物育种是获得新品种的一条快捷途径，既可以通过花粉培养、未授粉子房以及胚珠培养等诱导形成单倍体植物，也可以通过植物愈伤组织培养中普遍存在的染色体变异实现植物突变育种。另外，通过植物组织培养技术进行的植物细胞融合(尤其是原生质体融合)、胚胎培养以及植物体外受精技术可获得远缘杂交种。
通过植物组织培养中的茎尖培养能够产生无病毒原种，因而可用于植物脱毒，解决生产实践中植物病毒危害问题。植物组织培养技术还可应用于快速繁殖某些花卉和园艺植物、经济作物以及药用植物等。对珍贵的植物物种，可以通过超低温保存(建立超低温种质库)予以收集和保存。
植物种苗的工厂化生产
利用细胞工程技术对优良品种进行大量的快速无性繁殖，实现工业化生产。该项技术又称植物的微繁殖技术。植物细胞具有全能性，一个植物细胞犹如一株潜在的植物。一个10m2的恒温室内，可繁殖1万&50万株小苗。所以该项技术可使有价值的、自然繁育慢的植物在很短的时间内和有限的空间内得到大量的繁殖。
利用植物微繁殖技术还可培育出不带病毒的脱毒苗。由于植物的根尖或茎尖分生细胞常常是不带毒的，用这种细胞在试管中进行无菌培养而繁育的小苗也是不带毒的，减少了病毒感染的可能性。
植物的微繁殖技术已广泛地应用于花卉、果树、蔬菜、药用植物和农作物快速繁殖，实现商品化生产。我国已建立了多种植物试管苗的生产线，如葡萄、苹果、香蕉、柑橘、花卉等。&
1.2 转基因作物 (genetically modified crops，GMC)
自从1983年世界上首次成功地获得第一株转基因植物以来，植物基因工程技术在作物品种改良、抗病虫、抗除草剂、杂种优势的利用等方面广泛应用，并得到了迅速的发展。转基因植物在美国、加拿大、阿根廷、澳大利亚等国种植面积最大。美国转基因植物达40％，转基因作物主要是大豆、玉米、红薯、马铃薯、水稻等粮食作物；拟南芥、白菜、油菜等十字花科植物；番茄、香蕉、木瓜、番木瓜、康乃馨等果蔬、花卉植物；棉花、亚麻等纤维作物等。
培育抗逆的作物优良品系
通过基因工程技术对生物进行基因转移，使生物体获得新的优良品性，称之为转基因技术。通过转基因技术获得的生物体称为转基因生物。
& & & 至1996年，全世界推广转基因作物的种植面积为250万hm2，到了2000年已达4420万hm2。据预测2010年全世界转基因植物的交易额将达280亿美元。
& & & 目前我国正在研究开发的转基因植物多达50余种，涉及的基因达100多种(不含标记基因)。研究成功了两系杂交水稻，平均亩产达800kg以上，累计推广面积已达1000万亩，创造产值10多亿元。自1996年11月我国正式布实施《农业生物基因工程安全管理实施办法》以来，我国已批准6种转基因植物商品化，其中5种是我国自主开发的，包括抗虫棉、耐贮番茄、抗病毒甜椒、抗病毒番茄等。&
提高粮食品质
生物技术除了可培育高产、抗逆、抗病虫害的新品系外，还可培育品质好、营养价值高的作物新品系。例如美国威斯康星大学的学者将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，使向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。利用转基因技术培育的西红柿可延缓其成熟变软，从而避免运输中的破损。大米是我们的主要粮食，含有人体自身不能合成的8种必需氨基酸，但其蛋白质含量很低。人们正试图将大豆储藏蛋白基因转移到水稻中，培育高蛋白质的水稻新品系。
植物生物技术中的转基因技术突破了物种间的界限，转移有用的基因，使远缘植物之间可以进行基因的交换，为创造新的生命类型开拓了无限广阔的前景。通过转基因技术还可以获得生物的定向变异，即需要某种性状，就可将有此性状的目的基因转移到受体细胞，因而可以定向地获得所需要的变异。因此，转基因技术为作物育种提供了新的手段。
目前，全世界至少有300多种基因(性状)用于转化几十种植物、微生物和动物。在农作物方面效果最为明显的是在品质改良、增强抗病性、抗虫性、抗除草剂、提高含油量、杂种优势利用等方面，都获得了突出的进展，许多转基因产品已陆续投放市场，使转基因产品的销售额猛增，取得了很高的经济效益。
1.3 分子标记(molecularmarkers)技术与育种
分子标记技术在植物分类学及遗传多样性、种质资源保护、遗传图谱的建立、基因定位与辅助选择育种、指纹图谱应用于作物品种鉴定等研究方面均取得较好的应用效果。这项技术的发展具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。
传统的植物学分类方法主要是形态标记分类法，可靠性差，许多物种之间的分类关系及亲缘关系仍需进一步研究。将分子标记应用于确定亲本之间的遗传差异和亲缘关系，可划分杂种优势群，提高杂交优势潜力。随着以RFLP(restriction fragment length polymorphism)为代表的分子标记的出现，遗传作图在许多作物中得到迅速发展，西红柿、黄瓜、土豆、玉米、水稻、小麦、大麦等多种作物的分子图谱已经建立。
分子图谱的建立一方面有助于追踪目标基因；另一方面对数量性状基因座& (quantitative trait loci，QTL)定位研究也具有很大影响，它可将数量性状拆分，分别估计各个位点的表型效性，进而对其定位。湖南杂交水稻研究中心与美国康奈尔大学合作，1995年在马来野生稻中发现2个QTL，每个基因座具有比现有杂交稻增产18％的效应，近年来双方继续合作研究，通过分子标记辅助育种技术找到其近等基因系，目前已育出一个带有这2个QTL的组合，在试验中产量比高产杂交组合提高35％。
分子标记在种质资源研究中的重要用途之一，就是绘制品种(品系)的指纹图谱。这种图谱多态性丰富，具有高度的个体特异性和环境稳定性，甚至可以监测到一些基因组中的微小变异。因此，指纹图谱技术极其适合于品种鉴定和新品种登记、品种纯度和真实性检验等工作。利用分子标记指纹图谱进行品种鉴定，自中国加入WTO后加强知识产权的保护工作具有日益重要的作用。另外，利用各品种指纹图谱的差异程度可判断品种间亲缘关系的远近，测量品种间遗传距离，进行系谱分析，并在指导杂交组合配制、杂种优势预测等方面具有重要作用。相信随着分子标记技术不断发展和完善，它将会推动植物遗传研究进入一个新的阶段。
1.4 生物固氮，减少化肥使用量
科学家们正努力将具有固氮能力的细菌的固氮基因转移到作物根际周围的微生物体内，希望由这些微生物进行生物固氮，减少化肥的使用量。例如日本学者将固氮基因转移到水稻根际微生物中，使这些微生物提供了水稻需氮量的五分之一。我国已成功地构建了12株水稻粪产碱菌的耐胺工程菌。施用这种细菌可节约化肥五分之一，平均增产5％-12.5％。
1.5 生物农药，生产绿色食品
当前，国际上生物农药占全部农药的市场份额仅2.5％左右，其中仅苏云金杆菌(Bt)杀虫剂就占了90％。在我国，Bt杀虫剂只占市场的2％，棉铃虫病毒杀虫剂占0.2％，农用抗生素占9％。今后10年内，生物农药将取代20％以上的化学农药。因此，生物农药发展潜力是巨大的。
2．植物生物技术发展与展望
由于植物生物技术的巨大威力和它对种植业可能产生的重要影响，世界各国都非常重视植物生物技术的研究开发，目的是解决食物短缺问题，争取世界农产品市场，获取高额利润。美国把植物生物技术看作是农业技术革新的关键。孟山都、杜邦等许多大公司都把植物生物技术的研究开发作为其战略重点之一。美国国家科学基金还资助建立了一个新的植物技术中心，主要研究改良农作物的新方法。日本于1986年成立了一个&生物领域特定产业技术研究推进机构&，目的在于大力促进企业和社会团体在农业领域进行生物技术研究开发。英国帝国化学公司兼并了几家种子公司，把玉米、大豆和小麦作为开发重点，年投入研究经费2600万美元。巴西也非常重视植物生物技术，由政府部门成立了一个大望农业研究公司，该公司拥有800名高级研究人员，年度预算为1.5亿美元。
植物生物技术的发展及其在生产中的广泛应用将为农业科学技术的研究开拓新领域：
①创造新品种：主要运用生物技术、核技术、光电技术和农业常规育种技术结合，综合不同的优良性状，跨越天然物种间的屏障，按人类需要 有选择地定向创造新的物种和类型，丰富生物多样性，提高生物抗逆性，并充分利用固氮微生物和藻类，丰富和充实作物营养综合体系内涵。
②快速繁育技术应用：利用植物细胞的全能性，通过无性繁殖途径，发展人工种子制造产业，实现试管苗的工厂化生产。
③改变食品原料性质，开发新型功能性食品：利用转基因植物作为反应器来生产具有一定商业价值的碳水化合物、脂类和蛋白质以及具有特殊化学性质的物质，赋予生物新的形状和功能。如开发富含6&胡萝卜素的金色大米，能降低胆固醇、高蛋白含量的食品等。
我国野生植物资源丰富、种类繁多，蕴藏着从事基因工程和细胞工程研究、发展植物生物技术的宝贵财富。同时，我国植物组织培养技术处于世界领先水平，在甘蔗、香蕉和马铃薯等植物的快速繁殖和水稻、玉米、大豆、小麦等重要粮食作物的转基因育种方面均获得成功。而且，在棉花抗虫品种的培育和推广方面处于世界前列。我们科学工作者，要充分发挥我国现有的优势，利用各种生物技术手段，促进植物生物技术在我国种植业中发挥重要作用，以提高人民的生活质量和健康水平。
复习思考题
什么是生物技术，它包括哪些基本的内容?
现代生物技术的&六高&特征是什么?
生物技术的种类及其相互关系 。
什么是植物生物技术？
植物生物技术有哪些应用？
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＞＞＞下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回..
下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。
(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”：即________；________；_________；________。(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？_______，为什么？_____。(3)过程②必需的酶是_______酶，过程③必需的酶是________酶。(4)若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需提供胸腺嘧啶_______个。(5)在利用A、B获得C的过程中，必须用________切割A和B，使它们产生________，再加入________才可形成C。(6)为使过程⑧更易进行，可用_______(药剂)处理D。
题型：读图填空题难度：中档来源：同步题
(1)获取目的基因&&&&& 构建基因表达载体&&&&&& 将目的基因导入受体细胞&&&&& 目的基因的检测与鉴定(2)不能&&&&&& 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA(3)逆转录&&&&& 解旋(4)15(a-b)(5)同一种限制性核酸内切酶&&&&&& 相同的黏性末端&&&&& DNA连接酶(6)CaCl2(或答Ca2+)
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据魔方格专家权威分析，试题“下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回..”主要考查你对&&基因工程的基本操作程序&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
基因工程的基本操作程序
基因工程的基本操作程序：1、目的基因的获取（1）目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因。（2）获取方法：①从基因文库中获取；②人工合成（反转录法和化学合成法）；③PCR技术扩增目的基因。2、基因表达载体的构建（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。（2）组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。如图：①启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。③标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。（3）基因表达载体的构建过程：3、将目的基因导入受体细胞（1）转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。（2）常用的转化方法：
（3）重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。4、目的基因的检测和表达（1）首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。（2）其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原--抗体杂交。 （4）有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。知识点拨：1、构建基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。 2、PCR技术：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR扩增是获取目的基冈的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。目的：通过指数式扩增获取大量的目的基因。 3、基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保存在受体菌中。 4、在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。5、原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常用大肠杆菌等原核生物作为受俸细胞。 6、植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。7、转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中，从而使受体生物获得了新的遗传特性的现象，从其变化的实质看，这种变异属于可遗传变异中的基因重组。 知识拓展：1、基因文库的构建：（1）概念①基因组文库：含有一种生物的全部基因。将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因组文库。 ②cDNA文库：只包含了一种生物的部分基因。 （2）构建过程
2、人工合成目的基因（1）反转录法：（2）人工合成目的基因3、PCR技术扩增目的基因①原理：DNA双链复制②过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
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