專題1基因工程基因工程是指按照人們的愿望進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)并通過(guò)體外DNA重組轉(zhuǎn)基因等技術(shù)賦予生物以新的遺傳特性從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)目的基因的檢測(cè)與鑒定首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DA上是否插入了目的基因這目的基因能否在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵檢測(cè)方法是采用DA分子雜交技術(shù)，即轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA提出來(lái)，在含有目的基因的DA片段上用放射性同位素等作記，以此作為探針，使探針與基因組DA雜交，如果顯示雜交帶，就表明目的基因已插入色體DA中其次，還需要檢測(cè)目的因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，這是測(cè)目的基因是否發(fā)揮功能作用的第一步。檢測(cè)方法同樣是采用分子雜交技術(shù)與上述方法不同之處是從轉(zhuǎn)基因生物中提取的是mNA標(biāo)記的目的基因作探針與mRA雜交如果示出雜交帶，則表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mNA最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)檢測(cè)的方法與上述方法有所不同是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)用相應(yīng)抗體進(jìn)行抗原一抗體雜交，若雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。除了上述的分子檢測(cè)外，有時(shí)還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平鑒定。例如，一個(gè)抗蟲(chóng)或抗病的目的基因?qū)胫参锛?xì)胞后，是否賦予了植物抗蟲(chóng)或抗病特性需要做抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)驗(yàn)以確定是否具有抗性以及抗性的程度又如有的因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)品的功能進(jìn)行活性比較，以確定轉(zhuǎn)基產(chǎn)品的功能活性是否與天然品相同。1.作為基因工程表達(dá)載體，需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？答不可以因?yàn)槟康幕蛟诒磉_(dá)載體中得到表達(dá)并發(fā)揮作用還需要有其他控制元件如啟動(dòng)子終止子和標(biāo)記基因等。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是：①生物之間進(jìn)行基因交流，只有使用受體生物自身基因的動(dòng)子才能比較有利于基因的表達(dá)；②通過(guò)cDNA文庫(kù)獲得的目的因沒(méi)有啟動(dòng)子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無(wú)法轉(zhuǎn)錄；③目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記；④為了增強(qiáng)目的基因的表達(dá)水平，往往還要增加一些其他調(diào)控元件，如增強(qiáng)子等；⑤有時(shí)需要確定目的基因表達(dá)的產(chǎn)物存在于細(xì)胞的什么部位往往要加上可以標(biāo)識(shí)存在部位的基（或做成目的基因與標(biāo)識(shí)基因的融合基因，如綠色熒光蛋白基因等2.根據(jù)農(nóng)桿菌可將目的基因入雙子葉植物的機(jī)理你能分析出農(nóng)桿菌不能將目的基因?qū)雴巫尤~植物的原因嗎？若想將一個(gè)抗病基因?qū)雴巫尤~植物，如小麥，從理論上說(shuō)，你應(yīng)該如何做？提示：雙子葉植物對(duì)根瘤農(nóng)桿菌敏感。裸子植物對(duì)該菌也敏感。近年來(lái)，也有報(bào)道該菌對(duì)單子葉植物也有侵染能力。根瘤農(nóng)桿菌具有趨化性即植物的受傷組織會(huì)產(chǎn)生一些糖類和酚類物質(zhì)吸引根瘤農(nóng)桿菌受傷組織集中這些酚類物質(zhì)通常不存在于單子葉植物中這也是單子葉植物不易被根瘤農(nóng)桿菌侵染的原因。利用農(nóng)桿菌侵染單子葉植物進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化時(shí)是需要加上述酚類物質(zhì)的同時(shí)單子葉植種類不同農(nóng)桿菌侵染進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化的效果也有很大差異。如果想將一個(gè)抗病毒基因轉(zhuǎn)入小麥也可以用農(nóng)桿菌但要注意兩點(diǎn)①要選擇合適的農(nóng)桿菌菌株因?yàn)椴皇撬械霓r(nóng)桿菌菌株都可以侵染單子葉植物②要加趨化和誘導(dǎo)的物質(zhì)目的是使農(nóng)桿菌向植物組織的受傷部位靠（趨化性和激活農(nóng)桿菌的Vr區(qū)（誘導(dǎo)）的因，使TDA轉(zhuǎn)移并插入染色體DNA上3.利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出的胰島素聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識(shí)結(jié)合基因工程操作程序的基本思路思考一下，若要生產(chǎn)人的糖蛋白，可以用大腸桿菌嗎？提示有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價(jià)結(jié)合的糖鏈這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體上加工完的大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器，因此，在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的。4.β-珠蛋白是動(dòng)物血紅蛋白的重要組成成分。當(dāng)它的成分異常時(shí)，動(dòng)物有可能患某種疾病，如鐮刀形細(xì)胞貧血癥。假如讓你用基因工程的方法，使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β-珠蛋白，想一想，應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì)？提示：基本操作如下：①?gòu)男∈笾锌寺〕靓?珠蛋白基因的編碼序列（cDA②將cNA前接上在大腸桿菌可以適用的啟動(dòng)子，另外加抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個(gè)表達(dá)載體。③將表達(dá)載體導(dǎo)入無(wú)四環(huán)素抗性的大腸桿菌中然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸菌如果培養(yǎng)基上長(zhǎng)出大腸桿菌菌落，則表明-珠蛋白基已進(jìn)入其中。④培養(yǎng)進(jìn)入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎從中提取β-珠蛋白。拓展視野