【正文】 “基因漂移”植物工廠：轉(zhuǎn)基因植物技術(shù)的出現(xiàn)提供了一種誘人的可能性:植物能夠像工廠一樣，以低廉的成本制造昂貴的藥物以及其他重要產(chǎn)品。v 戈謝病舊稱(chēng) 高雪病，是一種由基因突變引起的遺傳疾病?；蛟谡Ｇ闆r下負(fù)責(zé)葡糖腦苷脂酶的作用，這種酶幫助人體分解成名為葡糖腦苷脂的脂肪。有戈謝病的患者，不能產(chǎn)生這種酶，因而也不能分解脂肪，這樣就把脂肪累積在肝臟、脾和骨髓中。戈謝病能導(dǎo)致疼痛、疲勞、黃疸、骨損傷、貧血甚至死亡。 v 營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)又叫營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué) ，是研究營(yíng)養(yǎng)素和植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)機(jī)體基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)及代謝機(jī)理的科學(xué)。v 營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)將是制藥工業(yè)——許多基于基因組研究的新藥物的來(lái)源——和目前如火如茶的“另類(lèi)醫(yī)療”運(yùn)動(dòng)之間的緩沖地帶。 “藍(lán)色革命”：利用海洋生物來(lái)滿足全世界對(duì)食物的需求。藥用激素：1993年11月5日基因工程牛生長(zhǎng)激素(BST)首次面世。我們能為拯救這些瀕危物種做些什么昵?v 最好的方式當(dāng)然是不要任由它們滅絕，而最可靠的途徑就是建立大型保護(hù)區(qū)，讓大型物種有足夠?qū)拸V的地域能為自己的生存而奮斗。為什么要去拯救瀕危動(dòng)物呢？v 全世界的生物群包含著豐富的DNA信息，如果我們能保護(hù)、研究這些信息，并對(duì)它們有所了解，它們就能為我們提供令人目不暇接的疾病新知識(shí)，以及能對(duì)抗不斷折磨著人類(lèi)的傳染病的有效新藥。欺騙免疫系統(tǒng)：從豬到狗的異種移植研究發(fā)現(xiàn)，受體動(dòng)物有時(shí)在數(shù)秒鐘內(nèi)發(fā)動(dòng)對(duì)供體器官的壓倒性的攻擊，并在數(shù)分鐘內(nèi)導(dǎo)致器官的死亡，這個(gè)反應(yīng)就是現(xiàn)在所熟知的超急性排斥反應(yīng) (HAR)。這是異種移植很難逾越的免疫屏障。人們已有了規(guī)避異種移植的超急性排斥反應(yīng)的方法：(1)操縱豬早期胚胎，剔除那些編碼豬細(xì)胞表面標(biāo)記的基因，這些標(biāo)記會(huì)立刻被人體免疫細(xì)胞召集的種間抗體所識(shí)別并攻擊。(2)創(chuàng)造帶有一個(gè)或多個(gè)人類(lèi)基因的轉(zhuǎn)基因豬，這些基因調(diào)控抗體可以緩解“補(bǔ)體瀑布”的強(qiáng)度。v 安全問(wèn)題和倫理爭(zhēng)議8道德、人權(quán)與隱私篇遺傳檢測(cè)始于20 世紀(jì)60 年代，當(dāng)時(shí)人們已經(jīng)開(kāi)始在所有新生兒中篩查苯丙酮尿癥(PKU) ，這是一種非常罕見(jiàn)的(1/12000 新生兒) 、導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育遲緩的遺傳性疾病。 檢測(cè)無(wú)法治療的疾病發(fā)現(xiàn)非親子關(guān)系體外受精：IVF 的具體操作方法是首先用激素控制女性的排卵期并刺激她的卵巢以產(chǎn)生比平常更多的卵子。 胚胎保存技術(shù)人類(lèi)克隆的道德問(wèn)題? 干細(xì)胞是一種未充分分化，尚不成熟的細(xì)胞，具有再生各種組織 器官 和人體的潛在功能，醫(yī)學(xué)界稱(chēng)為“ 萬(wàn)用細(xì)胞” 。 ? 根據(jù)干細(xì)胞所處的 發(fā)育階段 分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干 細(xì)胞 的發(fā)育等級(jí)較高，是 全能干細(xì)胞 ，而成體干細(xì)胞的發(fā)育等級(jí)較低，是多能干細(xì)胞或單能干細(xì)胞。 干細(xì)胞的作用：干細(xì)胞就像爬上組織支架的種子，長(zhǎng)成人們急需的器官。到那時(shí)可以為需要器官的人無(wú)限量地提供器官。 優(yōu)生學(xué)簡(jiǎn)史 ? 在美國(guó)和歐洲，負(fù)優(yōu)生學(xué)以一種新的更為巧妙的形式正在形成。他的主要做法是檢查并引導(dǎo)婦女避免生出患有嚴(yán)重遺傳或先天性疾病的孩子。 ? 高爾頓最早感興趣的是正優(yōu)生學(xué)，研究改善未來(lái)群體的平均遺傳品質(zhì)。正優(yōu)生學(xué)的目標(biāo)一直都是尋求增加最優(yōu)個(gè)體的繁殖方法。 基因工程基礎(chǔ)l 基因工程概述l 工具酶限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、DNA聚合酶、堿性磷酸酯酶、S1核酸酶、逆轉(zhuǎn)錄酶 l 基因工程載體 質(zhì)粒載體、噬菌體載體、柯斯質(zhì)粒載體、其它載體l 目的基因 l 目的基因與載體的連接l 重組DNA向受體的轉(zhuǎn)化 l 重組體的篩選和外源基因的鑒定 l 基因工程的應(yīng)用第一節(jié) 基因工程概述　　　　　一、基因工程（Gene engineering）：又稱(chēng)分子克隆（Molecular cloning）或DNA重組技術(shù)（Rebinant DNA Technology），是指在基因水平上操作并改變生物遺傳特性的技術(shù)?；蚬こ痰幕具^(guò)程：（1）從供體細(xì)胞基因組中，經(jīng)酶切或PCR等方法分離出含目的基因的DNA片段。然后用限制性內(nèi)切酶將外源基因和載體分子切開(kāi)。（2）用DNA連接酶將外源基因的DNA片段連接到載體分子上，形成重組分子。（3）借助轉(zhuǎn)化手段將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞中。（4）培養(yǎng)細(xì)胞，以擴(kuò)增重組分子或整合到受體細(xì)胞基因組中。（5）篩選和鑒定轉(zhuǎn)化細(xì)胞所以，基因工程的實(shí)施至少需要四個(gè)必要條件：工具酶、目的基因、克隆載體、受體細(xì)胞。第二節(jié) 工具酶 一、 限制性內(nèi)切酶（restriction enzyme) 它是一類(lèi)能識(shí)別雙鏈DNA分子中的特定核苷酸序列，并由此切割DNA雙鏈結(jié)構(gòu)的核酸內(nèi)切酶。它們主要從原核生物中分離純化出來(lái)。二、 DNA連接酶（ligase)n 定義：能將兩段DNA連接起來(lái)的酶。n 作用：催化DNA相鄰的5ˊ磷酸基與3ˊ羥基末端之間形成磷酸二酯鍵，將DNA單鏈缺口封合起來(lái)。n 在基因工程中常用的連接酶主要有兩種：1．T4DNA連接酶：能連接粘性末端和平末端 的DNA片段，反應(yīng)體系中需提供ATP。2．大腸桿菌DNA連接酶：只能連接具有互補(bǔ)粘性末端的DNA片段，反應(yīng)需供給NAD+。 三 、DNA聚合酶 n 作用：能夠把脫氧核糖核苷酸連續(xù)的加到雙鏈DNA分子引物鏈的3ˊ羥基末端，催化核苷酸的聚合作用。基因工程中常用的DNA聚合酶主要有：大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ、大腸桿菌DNA聚合酶Ⅰ大片段(Klenow片斷）、T4噬菌體DNA聚合酶、T7噬菌體DNA聚合酶、耐高溫DNA聚合酶（Taq DNA聚合酶）、 反轉(zhuǎn)錄酶（依賴于RNA的DNA聚合酶）、末端轉(zhuǎn)移酶第三節(jié) 基因工程載體 在細(xì)胞內(nèi)具有自我復(fù)制能力的運(yùn)載目的基因進(jìn)入宿主細(xì)胞的運(yùn)載體， 、載體的本質(zhì)是DNA。常用的基因工程載體質(zhì)粒載體（最大插入片段不超過(guò)15kb，一般為10kb）噬菌體載體（最大插入片段不超過(guò)23kb，一般為1020kb ）柯斯質(zhì)粒載體（插入片段可大至2945kb，一般為2040kb）其他載體（插入片段可大至502000kb ）一、 質(zhì)粒載體 它是存在于細(xì)胞質(zhì)中的一類(lèi)獨(dú)立于染色體外的自主復(fù)制的遺傳成分。它廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中，在霉菌、藍(lán)藻、酵母，甚至在真菌的線粒體中都發(fā)現(xiàn)有質(zhì)粒分子的存在。質(zhì)粒大小差異很大，小的不到1kb，大的超過(guò)500kb.pBR322(4363bp) 質(zhì)粒載體的應(yīng)用（插入失活效應(yīng)）外源基因插入四環(huán)素抗性基因中，形成重組體分子。重組體分子不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)。非重組體分子能在含有抗生素的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)。pUC18/19（1） pUC質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)：一種典型的pUC質(zhì)粒載體包括4個(gè)組成部分①來(lái)自pBR322 質(zhì)粒的復(fù)制起點(diǎn)②氨芐青霉素抗性基因③β半乳糖苷酶的啟動(dòng)子及其編碼α肽鏈的DNA序列④位于LacZ’基因中的靠近5’端有一個(gè)多克隆位點(diǎn)，但并不破壞LacZ’基因的功能。二、 噬菌體載體λ噬菌體載體（雙鏈）是一長(zhǎng)度為48502bp的線性雙鏈DNA分子，通常由3個(gè)片段組成：，中央片段為1224kb，右臂為911kb。左右兩臂包含了復(fù)制和成熟所需的全部機(jī)能蛋白編碼，而中央片段為非必需區(qū)，這一部分缺失DNA的空間正好作為運(yùn)載其它DNA之用。α肽互補(bǔ)作用：IPTG:乳糖類(lèi)似物，可以誘導(dǎo)lacZ’基因的表達(dá)，產(chǎn)生a肽鏈，a肽鏈和223。肽鏈互補(bǔ)，才能產(chǎn)生有活性的半乳糖苷酶，它能降解Xgal為藍(lán)色物質(zhì)第四節(jié) 目的基因 （objective gene)，又叫靶基因（target gene)，是指根據(jù)基因工程的目的和設(shè)計(jì)所需要的某些DNA分子的片段，它含有一種或幾種遺傳信息的全套密碼。獲得目的基因的方法直接分離基因基因組文庫(kù)的構(gòu)建cDNA文庫(kù)的構(gòu)建基因的化學(xué)合成：利用PCR分離基因：amp。 PCR，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種在體外快速擴(kuò)增特定基因或DNA序列的技術(shù)。amp。 1985年美國(guó)Cetus公司的科學(xué)家Mullis發(fā)明的，現(xiàn)已發(fā)展成為生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一項(xiàng)常規(guī)技術(shù)。amp。 它可以在試管中建立反應(yīng)，經(jīng)數(shù)小時(shí)后，就能將極微量的目的基因或某一特定的DNA片段擴(kuò)增數(shù)十萬(wàn)倍，乃至千萬(wàn)倍。所以有人說(shuō)這是無(wú)細(xì)胞分子克隆法。PCR技術(shù)的操作過(guò)程高溫變性：雙鏈模板被加熱到高溫(90℃以上一分鐘，雙鏈模板發(fā)生變性，使要擴(kuò)增的區(qū)域暴露。低溫退火：反應(yīng)物被冷卻到4060 ℃一分鐘，寡核苷酸引物和兩條單鏈模板中的同源區(qū)段退火。適溫延伸：將反應(yīng)混合物的溫度上升到70 ℃，在DNA聚合酶作用下，從引物的3’開(kāi)始鏈的延伸，合成新生的DNA互補(bǔ)鏈。循環(huán)數(shù)決定著擴(kuò)增程度，常規(guī)PCR一般為2540周期。 第五節(jié) 目的基因與載體的連接基因重組：利用限制性內(nèi)切酶和其他一些酶類(lèi)，切割和修飾載體DNA和目的基因，并將兩者連接起來(lái)。一 、粘性末端連接二、 平末端的連接三、人工接頭的連接四、同聚物加尾連接第六節(jié) 重組DNA向受體的轉(zhuǎn)化 帶有外源DNA片段的重組分子在體外構(gòu)成后，需要導(dǎo)入適當(dāng)?shù)募闹骷?xì)胞進(jìn)行繁殖。外源DNA轉(zhuǎn)化后，還需要一套行之有效的方法將重組體細(xì)胞篩選出來(lái)一、受體細(xì)胞：基因工程中的受體細(xì)胞是指在轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)導(dǎo)、雜交中接受外源基因的細(xì)胞。原核受體細(xì)胞（大腸桿菌）、真核受體細(xì)胞（酵母菌）、動(dòng)物細(xì)胞和昆蟲(chóng)細(xì)胞受體細(xì)胞必須具備以下性能：具有接受外源DNA的能力。在標(biāo)記上和載體相對(duì)應(yīng)。有利于表達(dá)。不適于在人體內(nèi)或在非培養(yǎng)條件下生存，有利于安全。二、重組體導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法CaCl2處理后的細(xì)菌轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)染。高壓電穿孔法。 第七節(jié) 重組體的篩選和外源基因的鑒定 在眾多的重組體中，會(huì)有多種類(lèi)型的DNA分子。255。 不帶有任何外源DNA插入片段，僅由線性載體分子自身連接255。 一個(gè)載體分子和一個(gè)或數(shù)個(gè)外源DNA片段構(gòu)成的重組體DNA分子255。 單純有數(shù)個(gè)外源DNA片段連接形成的多聚DNA分子一、 遺傳檢測(cè)法：抗藥性標(biāo)記插入失活選擇法、223。半乳糖苷酶顯色反應(yīng)選擇法二、 物理檢測(cè)法：凝膠電泳檢測(cè)法，分離質(zhì)粒并測(cè)定其分子長(zhǎng)度是一種直截了當(dāng)?shù)姆椒?。三?核酸雜交篩選法：從基因文庫(kù)中篩選帶有目的基因帶有插入序列的克隆，最廣泛使用的一種方法是核酸分子雜交技術(shù)。原理是利用放射性元素標(biāo)記的探針進(jìn)行雜交，檢測(cè)特定的重組體。第八節(jié) 基因工程的應(yīng)用基因工程與藥物研制：許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。8 / 8