目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞的细胞会分泌大量的酚类化合物,吸引农杆内维持稳定和表达的过程,称为转化菌移向这些细胞,这时农杆菌中的T质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细(transformation)。用什么方法将目的基因导人受体细胞呢?目前已开发出来的方法有很胞,并且整合到受体细胞染色体DNA上根多种,每种方法都有其利,适合于不同的据农杆菌的这种特点,如果将目的基因插人到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化受体细胞。究竞选用哪种方法,要根据具体情况而定。下列介绍几种常用的转化方法。作用,就可以使目的基因进入植物细胞,并将其插人到植物细胞中的染色体DNA上,使将目的基园导入植物细胞目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达(图将目的基因导人植物细胞采用最多的方1-11)。由于这种方法比较经济和有效,迄法是农杆菌转化法。农杆菌是一种在土壤中生活的微生物,能在自然条件下感染双子叶今为止,约80%的转基因植物都是通过这种植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没方法获得的。除此之外,还有基因抢法和花有感染能力。当植物体受到损伤时,伤口处粉管通道法等。插人目的基国的荣色体DNA导入佳物细胞培养再生成植样格入农杆诺构建泰达体O质粒植物细题含目的基因的含重组质的农杆道携带外源T-DNA重雄万质粒表现出新性状的植袜基因的DNA图1-11农杆菌转化法示意图生物技术资科卡气加速管基国枪法基围格法(particlegun)又弥称傲准囊击法,是利用压缩气体产生的动力,将包豪在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细施中,使目的基因与其整合并表达的方法,常用微弹的金属颗粒有钨粉粒子和金粉粒子,粒子的直材料径一般在0.6~4μm,这是单子叶植物中常用的一种基因转化方法,但是成本较高,基因枪法12专题1基因工程
售特育星生物技术资科卡花份道道法这是我国科学家融创的一种方自的基售法、我们知、植物花粉在柱头上前发后、花粉营要学社花柱直通胚素花粉管通道法就是在植物受粉后:花粉形成的花粉管还未念合前,剪去柱头:然后,滴加DNA(舍目的基因)使目的基国借助花粉管通道进入受休细题,我子房国的转茶因抗虫物就是用此种方法获得的,花粉管通道法是一种十分简便经济的方法。花粉管通道法将目的最园导入动物细跑迄今为止,显微注射技术是转基因动物中果用最多,也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。1982年,世界上第一例体型比普通小息大1.8倍的转基因“超级小鼠”就是采用显微注射技术获得成功的。基本的操作程序是:首先将含有目的基因的表达载体提纯,并使DNA浓度保持在1~3ug/mL,然后,从性动物体内取出卵(哪卵可以在体内受精,也可以在体外受精),采用显微注射仪进行显微注射(图1一12),再将注射了目的基因的受精卵(图1一13),移植到雕性动物的输卵管或子宫内,使其发育成为具有新性状的动物。待目的基国导入微生物细胞图1-12是微注时仪由于原核生物具有一些其他生物没有的特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等,因此,早期的基因工程操作都用原核生物作为受体细胞,其中图1-13特目的基因注谢到动物拍胞以大肠杆菌应用最为广泛。大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:首先用Ca处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合·在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程。目的基因的检测与鉴定.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达专题1基因工程13
其遗传特性,只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作,也是检查基因工程是否做成功的一步。首先,要检测转基因生物的染色体DNA上是否插人了目的基因,这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。检测方法是采用DNA分子杂交技术,即将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插人染色体DNA中(图1-14)。其次,还需要检测目的基因是否转录出了mRNA,这是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步,检测方法同样是采用分子杂交技术,写上述方法不同之处是从转基因生物中提取的是mRNA,同样用标记的目的基因作探针,与mRNA杂交,如果显示出杂交带,则表明目的基因转录出了mRNA日的基因片段TACGGTCATGTCGCATGCTAGATGCCAGTACAGCGTACGATC基国辣针GTACAGCGTANA非目的基片段GACATAGCTACA技射性标记CTGTATCGATGTTACGGTCATGTCGCATGTAG国的基固片段GTACAGCGTAAY基固探针图1-14自的基因的检测示意图最后,检测目的基因是否翻译成蛋白质。检测的方法与上述方法有所不同,是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原一抗体杂交,若有杂交带出现,表明目的基因已形成蛋白质产品。除了上述的分子检测外,有时还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如,一个抗虫或抗病的目的基因导人植物细胞后,是否赋予了植物抗虫或抗病特性,还需要做抗虫14专题1基因工程
或抗病的接种实验,以确定是否有抗性以及抗性的程度(图1一15)。又如,有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较,以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同。图1-15抗虫棉的接种实验左为抗虫转基因棉,使虫体发育不正带思考与探究联系前面有关细胞器功能的知识,结合基因工1、作为基因工程表达载体,只需含有目的程操作程序的基本思路,思考一下,著要生产人基因就可以完成任务吗?为什么?的糖蛋白,可以用大肠杆菌吗?2.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植4.β-珠蛋自是动物血红蛋白的重要组成物的机理,你能分析出农杆随不能将目的基因成分。当它的成分异常时,动物有可能患某种疾导人单子叶植物的原因吗?若想将一个抗病基病,如镰力形细胞贫血症。假如让你用基因工程因导入单子叶植物(如小麦),从理论上说,你的方法,使大肠杆菌生产出鼠的β珠蛋白,想认为应该怎样做?一想,应如何进行设计?3.利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素.参观访问-..有条件的地方,与大学或研究机构联系,参观一下基因工程实验室,看科研人员是怎么进行基因工程的研完和开发的也可尝试让部分学生参与某项转基.固实验,实验结束后,以讲座形式介绍给其他同学。...专题1基因工程15
拓展视野历史不能忘记中国科学家对PCR的贡献PCR从畅想到实现,真的就是穆里斯一个人的功劳吗?其实这里也有中国人的贡献。1972年穆里斯在加州大学伯克利分校获得有机合成专业博士学位,1979年进入“西特斯”(Cetus)生物技术公司任职,负责合成供实验用的赛核苷酸(短链的DNA分子)。1983年8月,他首次在公司里做了有关PCR原理的报告,但大家反应冷淡,认为这个原理大简单了,如果可行,早就有人做了。1986年,公司主管向沃森推荐,使穆里斯平生第一次受邀在同年5月举行的次“人类分子生物学”专题研讨会上做了PCR原理及实验应用的报告,这形成了先入为主的印象,即PCR是穆里斯一手发明的,为此,1993年穆里斯获得诺贝尔化学奖。然而,将PCR变成真正成熟技术的“临门一脚”,则是中国科学家钱嘉韵完成的,是她发现并分离了耐高温的DNA聚合酶钱嘉韵是我国合湾的科学家,她是第一个报道分离耐高温DNA聚合酶工作的1973年,钱嘉韵就读于美国俄亥俄州辛辛那提大学生物系,她的导师对黄石公园里热泉中发现的嗜热菌十分好奇,他让钱嘉韵以该细菌作为研究主题。钱嘉韵不负师望,从该细菌中成功地分离了耐高温的DNA聚合酶,并于1976年在《细菌学杂志》上以第一作者身份发表了论文,这篇论文在科学界被广泛引用“西特斯公司的工作人员按照钱嘉的等人发明的操作步骤,成功地分离了这种DNA聚合。由于钱嘉韵等人的工作早于穆里斯,最近几年,科学界又提出了耐高温DNA聚合酶的专利权问题,这使PCR的专利权也连带地受到了挑战。美国黄石公园的热泉16专题1基因工程