基因工程概念辨析

基因工程概念辨析

浙江省奉化中学任布君（315500）

一、基因工程基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术，这种技术是在生物体外，通过对DNA分子人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物，或者让它获得新的遗传性状。

二、限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶简称限制酶。它主要存在于微生物中，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定切点上切割DNA分子。限制性核酸内切酶有两种不同的切割方式：一种是切割位置是平齐的，即在识别序列内同一位置上的核苷酸处进行切割，产生的DNA片段不带粘性末端而是没有单链突出的平齐末端，如：一种限制酶的识别序列为AGTACT，其酶切点在AT之间（见下图）。另一种是切割位置是交错的。切割位置是交错的切割方式可以形成两个粘性末端。例如，从大肠杆菌中发现的一种限制性核酸内切酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开（见下图）。限制性核酸内切酶可以把DNA分子切割成不同的片段，这样就可以得到我们所需要的目的基因了，并使得DNA重组成为可能。

三、DNA连接酶 DNA连接酶催化DNA中相邻的5′磷酸基与3′羟基间形成磷酸二酯键，使DNA 切口封合，连接DNA片段。即它可以将限制性核酸内切酶切割下来的基因（DNA片段）与另外被切割开的DNA分子（如载体）连接到一起，形成重组DNA分子（见下图）。

四、基因工程载体将外源基因导入受体细胞，需要有运输工具，这就是基因工程载体。作为基因工程的载体必须具备以下几个条件作用：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；具有某些标记基因，便于进行筛选。常用的基因载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。

五、质粒质粒是基因工程最常用的运载体，它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞内能够自主复制的很小的环状DNA分子，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。大肠杆菌的质粒中常含

有抗药基因，如抗四环素的标记基因。细菌质粒的大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一左右。质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。但是，质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。土壤农杆菌的质粒常用于培育转基因植物。

六、目的基因是指人们所需要的特定基因，如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因、植物的抗病基因、人的胰岛素基因等，都是目的基因。目前获取目的基因大致有如下两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。

直接分离基因的方法主要是：采用物理方法(剪切或超声波)或限制性内切酶将染色体DNA切割成许多片段，然后将它们与适当载体结合，将重组DNA转入受体菌中扩增，每个细菌内都携带一种重组DNA分子的多个拷贝。再结合适当筛选方法从众多的转化子菌株中选出含某一基因的菌株，扩增分离得到目的基因。

人工合成基因的方法主要有两条途径：一是以mRNA为模板，利用反转录酶合成与mRNA互补的DNA，再复制成双链DNA片段，从而获得所需要的目的基因。

另一条途径是：如果已知某基因的核苷酸序列，或根据某种基因产物的氨基酸序列推导出该多肽编码基因的核苷酸序列，再利用DNA合成仪通过化学合成原理合成目的基因。

七、重组DNA分子在体外将目的基因与运载体DNA（如质粒、病毒等）结合成的DNA分子，即重组DNA分子。如让胰岛素基因与大肠杆菌质粒重组形成重组DNA分子。过程主要为：用切取胰岛素基因的限制酶切割大肠杆菌质粒，形成与胰岛素基因具有相同的的粘性末端的开口的DNA分子，借助于DNA连接酶使得胰岛素基因和大肠杆菌质粒形成重组DNA分子。

九、筛选含有目的基因的受体细胞目的基因是否导入受体细胞要进行筛选，因为并不是所有的受体细胞都含有目的基因。如：质粒作为载体的基因工程，因为质粒上有抗生素基因（如抗四环素基因），所以含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有四环素的培养基中生长，而没有导入重组DNA分子的细胞则不能在这种培养基上生长，这样就能够筛选到含有重组DNA分子的受体细胞。

十、目的基因的表达这是基因工程的最后步骤，作为基因工程完成的最后标志。通过目的基因的转录和翻译，产生出人类所需要的基因产物，或者让它获得新的遗传性状。

十一、基因工程育种传统的育种方式包括杂交育种、诱变育种、单倍体和多倍体育种等，它们的育种发生在同一物种之间，而基因工程育种是通过获得优良目的基因，将优良的目的基因与运载体结合，再转入受体细胞，可实现不同种生物之间基因的重组，从而达到不同种生物之间的性状重组的目的。目前已经培育出很多转基因动植物（如抗虫棉、抗盐碱番茄、转基因羊等）。

十二、基因治疗基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。其原理是把健康的基因导入含有基因缺陷的细胞中，在有基因缺陷的病人的细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的健康基因。因此，在病人体内两种基因都能够表达，健康基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈了有基因缺陷的疾病。

十三、基因诊断基因诊断是用放射性同位素（如32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理（碱基互补配对），鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。基因诊断是一种快速简便的方法。例如：用β—珠蛋白的DNA探针可以检测出镰刀型细胞贫血症；用苯丙氨酸羟化酶基因探针可以检测出苯丙酮尿症。

十四、DNA探针技术 DNA探针技术又称分子杂交技术，是利用DNA分子的变性、复性以及碱基互补配对的高度精确性，对某一特异性DNA序列进行探查的新技术。当DNA探针与待测的非标记单链DNA（或RNA）按碱基顺序互补结合时，以氢键将2条单链连接而形成标记DNA-DNA（或标记DNA-RNA）的双链杂交分子。由于DNA分子碱基互补的精确性，单连DNA探针仅与样品中变性处

理的DNA单链出现配对杂交，由此决定了探针的特异性；用放射性同位素（如32P）等标记探针，使杂交试验同时具有高度的敏感性。