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第二章 基因工程与食品产业 基本内容：基因工程的定义，操作流程，基因 工程中常用的工具酶，基因工程载体，基因工 程操作方法，基因工程在食品产业中的应用。 重点与难点：基因工程的定义，基因工程中常 用的工具酶，基因工程载体，基因工程操作方 法。 第一节 基因工程概述 当代人类社会所面临的人口的增加、食品的短缺、 资源的匾乏、环境污染的加剧、疑难病的诊断和治疗 等重大问题，都在不同程度上依赖于生物技术的发展 和应用加以解决。 1.1基因工程研究意义 以基因工程为核心的生物技术已经成为世界高 技术革命浪潮的重要组成部分，它可以打破生 物属限进行生物种（属、科、目、门、界）内 外基因的重组，遗传信息的转移，是人工定向 改变生物遗传性的根本技术。 基因工程技术的建立和发展，使得在生物学基 础研究领域，可从基因的结构与功能入手，在 分子水平上为细胞、组织、器官及个体的生长、 发育、分化、进化等理论研究开辟了新途径。 医学领域，基因工程为采用基因疗法根治遗传 性疾病和肿瘤等奠定了坚实的理论与技术基础， 使传统技术难以或不能获得的许多珍贵药品得 以大量生产，并实现商品化。 动植物生产、食品工业等领域，基因工程已经 得到了广泛的应用，并将发挥越来越重要的作 用。 1.2 概念 就其本质而言，基因工程是指在分子水平 上对基因进行操作，所以一般认为基因工程 （Gene Engineering)是指运用限制性 内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA 进行体外切割、连接，构建成重组DNA， 再将重组DNA经生物介导或直接导入等 转移方法引入受体细胞进行克隆、表达， 从而改变生物遗传性以创造生物新种质， 或通过大量扩增为人类提供有用产品的 技术。 1.3 基因工程的主要内容（操作步骤） 根据一般的操作流程，基因工程的研究内容有： ①目的基因获得：运用合适的方法从生物体中分离或通 过化学合成法制备； ②构建重组DNA：将获得目的基因与合适的载体进行体外 连接； ③转化：将重组DNA导入受体细胞，以获得转化体； ④筛选：筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。 ⑤表达：使目的基因在受体生物细胞中高效表达。 与宏观的工程一 样，基因工程的 操作也需要经过 “切”、 “接”、 “贴”和 “检查 修复”等过程， 只是各种操作的 “工具”不同， 被操作的对象是 肉眼难以直接观 察的核酸分子。 给基因动手术 第二节 工具酶 基因工程的操作，是依赖于一些重要的酶作为工 具来对基因进行切割和拼接等操作，这些酶被称 为工具酶 ( Enzyme of too1s ）。 到目前为止，常用的工具酶有300多种,其种类主 要有限制性内切酶、核酸酶、连接酶、聚合酶、 碱性磷酸酶、逆转录酶等。 2.1 限制性内切酶 指一类能在特定部位限制性的切割双链DNA分子的 内切核酸酶，称为限制性内切酶 （Restriction Enzyme ，简称RE ）。 正是由于限制性内切酶的发现，使得基因工程的 第一个试验在1972年首次获得成功。通过这种酶 的作用，生物的基因组可以分成许多小的、独立 的片段，因而能够从这些片段中分离出目的基因， 并可进一步克隆和鉴定它们。 2.1.1 限制性内切酶的分类 根据限制性内切酶的作用和特点，可将限制性 内切酶分为三种类型。（见附表） 由于Ⅱ型限制性内切酶可在特殊位点切割DNA ， 产生具有黏性末端或其他形式的DNA分子片段， 因此被广泛的应用于基因工程，成为分解和重建 DNA的基本工具。 我们将着重介绍这类酶的特点和作用。 附表： Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 三个不同亚基,是多 由两个相同亚基组 两个不同亚基组成 酶蛋白构成 聚体蛋白质 成,是一类分子量较 小的单体蛋白