第四節(jié) 轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品 第五節(jié) 人類基因組計(jì)劃1簡(jiǎn)述基因工程的基本原理。2舉例說(shuō)出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。3關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。4關(guān)注人類基因組計(jì)劃及其意義。一、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品1重組DNA技術(shù)（1）按照人們的需要，將外源的DNA片段或人工合成的基因在生物體外與載體進(jìn)行拼接，形成重組DNA分子后導(dǎo)入受體細(xì)胞中，使新的基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的物質(zhì)或得到新的生物性狀。（2）重組DNA技術(shù)的步驟獲取目的基因：常用的方法有利用限制性內(nèi)切酶從目的基因所在的生物的體細(xì)胞中直接提取，或利用信使RNA逆轉(zhuǎn)錄等方法人工合成。體外重組DNA分子：常用的載體有細(xì)菌的質(zhì)?；虿《綝NA。重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞：將重組DNA分子通過(guò)顯微注射等方法導(dǎo)入受體細(xì)胞。篩選和鑒定：通過(guò)一定的手段篩選和鑒定出含有目的基因并且能夠表達(dá)所需遺傳性狀或所需基因產(chǎn)物的受體細(xì)胞。（3）優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了種間遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移；獲得具有新性狀并穩(wěn)定地遺傳給后代的個(gè)體。2轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品（1）轉(zhuǎn)基因生物：由于目的基因的導(dǎo)入，引起原有遺傳物質(zhì)組成改變的生物。（2）轉(zhuǎn)基因食品：用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)或制造的食品、食品原料以及食品添加劑等。（3）轉(zhuǎn)基因生物可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在：造成遺傳多樣性的降低。產(chǎn)生超級(jí)病毒。對(duì)地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生重要影響。（4）對(duì)于轉(zhuǎn)基因食品安全性的評(píng)價(jià)主要集中在環(huán)境安全性和食用安全性兩個(gè)方面。二、人類基因組計(jì)劃1基因組和人類基因組（1）基因組是指一個(gè)單倍體細(xì)胞核中、一個(gè)細(xì)胞器（如線粒體、葉綠體）中或一個(gè)病毒中所包含的全部DNA（或RNA）分子的總稱?；蚪M可分為核基因組、線粒體基因組、葉綠體基因組、病毒基因組等。通常所說(shuō)的基因組是指核基因組。（2）人類基因組是指人的所有遺傳信息的總和，包括核基因組和線粒體基因組。通常情況下，人類基因組一般是指核基因組，即22條常染色體、一條X染色體和一條Y染色體上所具有的全部DNA分子。思考：果蠅的體細(xì)胞中有8條染色體，它的一個(gè)基因組的組成是怎樣的？提示：果蠅的基因組是由3條常染色體、一條X染色體和一條Y染色體上所具有的全部DNA分子組成的。2人類基因組計(jì)劃概述（1）1990年，國(guó)際人類基因組計(jì)劃正式啟動(dòng)，美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、中國(guó)等國(guó)家正式加入這一計(jì)劃，中國(guó)承擔(dān)了1%的測(cè)序任務(wù)，即3號(hào)染色體上的3 000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，中國(guó)是參與此研究的唯一一個(gè)發(fā)展中國(guó)家。（2）人類基因組計(jì)劃最初的目標(biāo)是，通過(guò)國(guó)際合作，用15年的時(shí)間，測(cè)定人類基因組DNA的全部核苷酸序列，繪制成精細(xì)的DNA序列圖，定位約10萬(wàn)個(gè)基因，并對(duì)其他生物進(jìn)行類似研究。終極目標(biāo)是：闡明人類基因組全部DNA序列，識(shí)別基因，建立儲(chǔ)存這些信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)分析工具以及研究人類基因組計(jì)劃實(shí)施所帶來(lái)的倫理、法律和社會(huì)問(wèn)題。（3）后基因組是在基因組的基礎(chǔ)上，研究所有基因的表達(dá)、調(diào)控與功能，闡明執(zhí)行生命活動(dòng)的全部蛋白質(zhì)的表達(dá)規(guī)律和生物功能。（4）意義。對(duì)于人類疾病的預(yù)防、診斷及治療方式都會(huì)有全新的改變。極大地促進(jìn)了生命科學(xué)領(lǐng)域一系列基礎(chǔ)研究的發(fā)展。1轉(zhuǎn)基因技術(shù)中獲取目的基因的方法方法過(guò)程直接分離法供體細(xì)胞中的DNADNA片段受體細(xì)胞DNA片段擴(kuò)增目的基因細(xì)胞目的基因人工合成逆轉(zhuǎn)錄法mRNA單鏈DNA雙鏈DNA直接合成從已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)出目的基因的核苷酸序列，再通過(guò)化學(xué)方法直接合成目的基因2基因重組與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的比較比較項(xiàng)目基因重組轉(zhuǎn)基因技術(shù)不同點(diǎn)概念在生物體有性生殖過(guò)程中，控制不同性狀的基因重新組合按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀重組方式同一物種的不同基因不同物種的不同基因繁殖方式有性生殖無(wú)性生殖變異大小小大意義是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物進(jìn)化有重要意義使人類有可能按照自己的意愿直接、定向地改造生物的遺傳性狀，培育出新品種相同點(diǎn)都實(shí)現(xiàn)了不同基因間的重新組合，都能使生物產(chǎn)生變異3基因、基因組和人類基因組基因是DNA（脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳效應(yīng)的特定核苷酸序列的總稱，是具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段。基因組是指生物體DNA分子所攜帶的全部遺傳信息，它包括核基因組、線粒體基因組和葉綠體基因組等。而染色體是遺傳物質(zhì)（基因）的載體，基因在染色體上呈線性排列。通常情況下，基因組一般是指核基因組。人類核基因組大約有3萬(wàn)3.5萬(wàn)個(gè)基因，約32億個(gè)堿基對(duì)。人類體細(xì)胞的細(xì)胞核中含有46條染色體（23對(duì)同源染色體）。但人類屬于XY型性別決定類型，而X、Y為異型的同源染色體，其上所含的遺傳信息有所不同，所以人類基因組計(jì)劃研究的是24條染色體，即22條常染色體和X、Y性染色體，而不是46條或23條。對(duì)人類基因組的研究，就是要發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地認(rèn)識(shí)自我。4核基因組與染色體組比較含義研究對(duì)象表示方法（以人為例）核基因組一個(gè)單倍體細(xì)胞核中所包含的全部DNA（或RNA）基因22（常）X、Y染色體組一組形態(tài)大小各不相同的染色體，或二倍體配子中的全部染色體染色體22（常）X或22（常）Y題型一 基因工程原理的應(yīng)用【例1】下表有關(guān)基因表達(dá)的選項(xiàng)中，不可能的是（）?；虮磉_(dá)的細(xì)胞表達(dá)產(chǎn)物A細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白基因抗蟲(chóng)棉葉肉細(xì)胞細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮膚細(xì)胞人酪氨酸酶C動(dòng)物胰島素基因大腸桿菌工程菌細(xì)胞動(dòng)物胰島素D兔血紅蛋白基因兔成熟紅細(xì)胞兔血紅蛋白解析：抗蟲(chóng)棉葉肉細(xì)胞中存在細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白基因，細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白基因能夠表達(dá)產(chǎn)生細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白；正常人皮膚細(xì)胞中含有人酪氨酸酶基因，人酪氨酸酶基因能夠表達(dá)產(chǎn)生人酪氨酸酶；大腸桿菌工程菌細(xì)胞存在動(dòng)物胰島素基因，動(dòng)物胰島素基因能夠表達(dá)產(chǎn)生動(dòng)物胰島素；兔成熟紅細(xì)胞中無(wú)細(xì)胞核，所以無(wú)兔血紅蛋白基因，不能表達(dá)產(chǎn)生兔血紅蛋白。答案：D反思領(lǐng)悟：不同種生物的基因通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)生轉(zhuǎn)移并且在另一物種中成功表達(dá)，說(shuō)明不同物種共用一套密碼子，共用一套轉(zhuǎn)運(yùn)RNA；說(shuō)明各種生物之間有或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系。題型二 抗蟲(chóng)棉的培育【例2】采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)的方法培育抗蟲(chóng)棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是（）。將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白質(zhì)的DNA序列，注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，用花粉管通道法使其進(jìn)入受精卵A B C D解析：轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作分為目的基因的提取、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞、篩選和鑒定共四個(gè)步驟。答案：C反思領(lǐng)悟：轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心是重組DNA的構(gòu)建，目的基因必須與運(yùn)載體結(jié)合才能進(jìn)入受體細(xì)胞中，進(jìn)一步完成表達(dá)。1 （2011·湖南湘潭二模）下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全的敘述錯(cuò)誤的是（）。A重組的微生物在降解污染物的過(guò)程中可能產(chǎn)生二次污染B種植抗蟲(chóng)棉可以減少農(nóng)藥的使用量，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何負(fù)面影響C如果轉(zhuǎn)基因花粉中有毒蛋白或過(guò)敏蛋白，可能會(huì)通過(guò)食物鏈傳遞到人體內(nèi)D轉(zhuǎn)基因生物所帶來(lái)的環(huán)境安全問(wèn)題在今后有可能得到解決答案：B2 人類的染色體組和人類的基因組的研究對(duì)象各包括哪些染色體？（）46條染色體22條常染色體X染色體或22條常染色體Y染色體22條常染色體X、Y染色體44條常染色體X、Y染色體A B C D答案：B3 關(guān)于人類基因組研究的敘述，正確的是（）。A基因組在人的一條染色體上B人類基因組計(jì)劃是要確定人DNA的核苷酸序列C基因組要測(cè)定23條染色體上的核苷酸D基因組計(jì)劃是人類科學(xué)史上最偉大的工程計(jì)劃答案：B4