1、 【本講教育信息】一. 教學內容： 第六章 從雜交育種到基因工程 二. 學習內容：本周學習雜交育種的方法和意義，基因工程的操作方法和意義。掌握雜交育種的原理，基因工程的操作原理和具體的方法。 三. 學習重點：雜交育種的方法和應用基因工程的方法和應用 四. 學習難點：雜交育種的操作方法基因工程的操作方法 五. 學習過程：第一節 雜交育種和誘變育種雜交育種（cross breeding）：是將兩個或多個品種的優良性狀通過交配集中在一起，再經過選擇和培育，獲得新品種的方法。雜交育種動機：培養品質優良的品種，提高單位面積產量雜交育種實踐：玉米等植物、家禽、家畜等優點：操作方便，使用廣泛缺點：周期長、過

2、程復雜，選擇范圍有限，只能來自已有基因，后代會出現分離。原理：基因的自由組合定律雜交方法：親代 高產、不抗病 × 低產、抗病雜種第一代 高產、抗病雜種第二代 高產、抗病；中產、抗病；中產、不抗病。誘變育種（mutation bueeding）：利用物理因素、化學因素來處理生物，使生物發生基因突變。動機：產生新的基因型實踐：微生物的誘變、植物誘變優點：可以產生新的基因缺點：盲目性，突變率低，處理的物種范圍較窄，一般有害“黑農五號”產量提高16% 含油亮比原來提高2.5%青霉素菌株：20單位/ml 50000單位/ml 第二節 基因工程及其應用一. 一. 概念基因工程：基因拼接技術或DN

3、A重組技術。是指在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的基因產物。1. 基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的，操作對象是DNA2. 在生物體外實現的基因改造3. 對受體細胞進行無性繁殖4. 重組基因最終表達 二. 二. 工具項目基因的剪刀基因的針線運輸工具物質限制性內切酶DNA連接酶運載體本質蛋白質蛋白質DNA來源主要為微生物各生物細胞內質粒：細菌及酵母菌等病毒：動物、植物、微生物作用切斷DNA形成切口連接斷裂DNA成為完整的核酸鏈將目的基因轉移到受體細胞中對目的

4、基因大量復制特點識別特定的DNA序列在特定位點切開DNA形成互補粘性末端形成共價鍵磷酸、脫氧核糖間縮合成鍵1. 能夠在宿主細胞中復制并穩定地保存2. 具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接3. 具有某些標記基因，便于進行篩選 三. 三. 操作A. 提取目的基因目的基因：是人們所需要的特定基因如：蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因植物的抗病（抗病毒、抗細菌）基因、種子的貯藏蛋白的基因人的胰島素基因、干擾素基因等主要途徑：一是從供體細胞的DNA中直接分離基因；另一條是人工合成基因。1. 直接分離基因：最常用的方法是“鳥槍法”，又叫“散彈射擊法”。供體細胞中的DNA切成許多片段重組DNA受體細胞（大量復制）

5、基因擴增分離含有目的基因的細胞把帶有目的基因的DNA片段分離出來應用：如許多抗蟲、抗病毒的基因都可以用上述方法獲得。優點：操作簡便缺點： 工作量大，具有一定的盲目性 真核細胞的基因含有不表達的DNA片段，不能直接用于基因的擴增和表達2. 人工合成基因：（1）以目的基因轉錄成的信使RNA為模板，反轉錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，獲得所需要的基因。目的基因mRNA單鏈DNA雙鏈DNA（目的基因序列）（2）根據已知的蛋白質的氨基酸序列，推測出相應的信使RNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測出它的結構基因的核苷酸序列，再通過化學方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。蛋白質氨基

6、酸序列mRNA序列DNA序列目的基因主要應用：如人的血紅蛋白基因、胰島素基因等就可以通過人工合成基因的方法獲得。重要發展：DNA序列自動測序儀對提取出來的基因進行核苷酸序列分析，擴增DNA技術（也叫PCR技術），使目的基因在短時間內成百萬倍地擴增。B. 目的基因與運載體結合C. 將目的基因導入受體細胞常用受體細胞：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、酵母菌和動植物細胞等。主要手段：借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。質粒細菌目的基因擴增 氯化鈣：以增大細菌細胞壁的通透性，使含有目的基因的重組質粒進入受體細胞。D. 目的基因的檢測和表達1. 在全部受體細胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細胞是很少的。

7、2. 必須通過一定的手段對受體細胞中是否導入了目的基因進行檢測。3. 檢測的方法（1）抗性監測：（2）受體細胞是否表現出特定的性狀：才能說明目的基因完成了表達過程。 四. 四. 應用1. 用于發酵工程，制備工程菌生產基因產品2. 改造植物的性狀，使其獲得優良性狀3. 用于動物改造，用于生產或醫藥4. 環境監測或凈化 【模擬試題】（答題時間：30分鐘）1. 基因在特定的時間和空間條件下表達的結果是（ ）A. 表現出細胞的全能性B. 形成大量的愈傷組織C. 分化為各種組織和器官D. 脫分化為一群薄壁細胞2. 一種細菌mRNA由360個核苷酸組成，它所編碼的蛋白質長度是（ ）A. 約360個氨基酸B

8、. 約1080個氨基酸C. 共120個氨基酸D. 少于120個氨基酸3. 下列不屬于獲取目的基因的方法是（ ）A. 鳥槍法B. 轉錄法C. 逆轉錄法D. 根據已知蛋白質序列合成4. 基因工程中常用細胞，酵母菌等做受體細胞，原因是（ ）A. 結構簡單，操作方便B. 繁殖速度快C. 遺產物質少，簡單D. 性狀穩定、變異少5. 運載體的功能說法中錯誤的是（ ）A. 轉運目的基因到受體細胞中B. 擴增、表達目的基因C. 合成目的基因D. 監測目的基因的存在6. 下列是工程菌的是（ ）A. 酵母菌B. 大腸桿菌C. 生產干擾素用大腸桿菌D. 乳酸菌7. 格里菲思和艾弗里所進行的肺炎雙球菌的轉化實驗，證實

9、了（ ） DNA是遺傳物質 RNA是遺傳物質 DNA是主要的遺傳物質 蛋白質和多糖不是遺傳物質 S型細菌的性狀是由DNA決定的 在轉化過程中，S型細菌的DNA可能進入到了R型菌細胞中A. B. C. D. 8. 下列、均是遺傳物質應具有的特點。噬菌體侵染細菌實驗能夠直接證實DNA作為遺傳物質具有的特點是（ ） 分子結構具有相對的穩定性 能夠自我復制，保持前后代的連續性 能通過指導蛋白質合成，控制生物性狀 能產生可遺傳的變異A. B. C. D. 9. 采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的作法正確的是（ ） 將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 將

10、編碼毒素蛋白的DNA序列，與質粒重組，導入細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養 將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細菌質粒重組，注射到棉的子房進入受精卵A. B. C. D. 10. 圖示為限制酶切割某DNA分子的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列及切點為（ ）A. CTTAAG，切點在C和T之間B. CTTAAG，切點在G和A之間C. GAATTC，切點在G和A之間D. GAATTC，切點在C和T之間11. 下列有關質粒的敘述，正確的是（ ）A. 質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種顆粒狀細胞器B. 質粒是細菌細胞質中能自主復制的小型環狀DNA分子C. 質粒只有在侵入宿主細胞后在宿主

11、細胞內復制D. 細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行12. 真核生物編碼蛋白質的基因經轉錄產生有功能的成熟的信使RNA的過程是（ ）A. 轉錄后直接產生的信使RNAB. 將內含子轉錄部分剪掉，外顯子轉錄部分拼接而成C. 將外顯子轉錄部分剪掉，內顯子轉錄部分拼接而成D. A、B、C三種情況都有13. 下列關于細胞質基因的存在位置的說法中正確的是（ ）A. 存在于細胞質內某些細胞器的染色體上 B. 存在于細胞質中某些細胞器內的DNA上C. 存在于細胞質和細胞核內 D. 存在于染色體上14. 英國科學家維爾莫特首次用羊的體細胞（乳腺細胞）成功地培育出一只小母羊，取名為“多利”，這一方法被稱之

12、為“克隆”，以下四項中與此方法在本質上最相近的是（ ）A. 將兔的早期胚胎分割后，分別植入兩只母兔子宮內，并最終發育成兩只一樣的兔B. 將人的抗病毒基因嫁接到煙草的DNA分子上，培育出具有抗病能力的煙草新品種C. 將鼠骨髓瘤細胞與經過免疫的脾細胞融合成雜交瘤細胞D. 將人的精子與卵細胞在體外受精，受精卵在試管內發育15. 要想獲得大量的單克隆抗體就必須用單個的B淋巴細胞進行無性繁殖，形成細胞群。原因是（ ）A. 在體外培養條件下B淋巴細胞可以無限增殖B. 在動物體內B淋巴細胞可產生多達百萬種以上的抗體C. 每一個B淋巴細胞都參與特異性免疫反應 D. 每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體16.

13、科學家通過基因工程培育出抗蟲棉時，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲基因，“放入”棉的細胞中與棉的DNA結合起來并發揮作用，請回答下列有關問題：（1）從蘇云金芽孢桿菌中切割抗蟲基因所用的工具是，其特點是。（2）蘇云金芽孢桿菌一個DNA分子上有許多基因，獲得抗蟲基因常采用的方法是“鳥槍法”。具體作法是：用酶將蘇云金芽孢桿菌的切成許多片段，然后將這些片段，再通過轉入不同的受體細胞，讓它們在各個受體細胞中大量，從中找出含有目的基因的細胞，再用一定的方法把分離出來。（3）進行基因操作一般要經過的四個步驟是：，。17. 下圖是將人的生長激素基因導入細菌D細胞內，產生“工程菌”的示意圖。所用的載體為質粒A。

14、若知細菌D細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因，質粒A導入細菌后，其上的基因能得到表達。（1）圖中A和B產生的C叫 ，它通常在體外完成，此過程必須用到的工具酶為 。（2）目前把C導入細菌時效率不高，在導入前一般要用 處理細菌，以增大細菌細胞細胞壁的通透性。（3）在導入完成后得的細菌，實際上有的根本沒有導入質粒，有的導入了普通質粒，只須少數導入的是C。所以在基因工程的操作步驟中必須要有 這一步驟。（4）若將C導入細菌D后，目的基因在“工程菌”表達成功的標志是什么？（5）目的基因表達成功后，“工程菌”明顯不同于細菌D。從變異的來源看，此變異屬于 。類似于此技術，在細胞工程中也能產生此類變異，請舉出細胞工程中能產生此類變異的兩個實例。 【試題答案】1. C 2. D 3. B 4. B 5. C 6. C 7. D 8. D 9. B 10. C11. B 12. B 13. B 14