生物技術概論期末總結

生物技術概論學習心得體會

現代生物技術(生物工程)是指對生物有機體在分子、細胞或個體水平上通過一定的技術手段進行設計操作，為達到目的和需要，以改良物種質量和生命大分子特性或生產特殊用途的生命大分子物質等。包括基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程，其中基因工程為核心技術。由于生物技術將會為解決人類面臨的重大問題如糧食、健康、環(huán)境、能源等開辟廣闊的前景，它與計算器微電子技術、新材料、新能源、航天技術等被列為高科技，被認為是21世紀科學技術的核心。世界各大醫(yī)藥企業(yè)瞄準目標，紛紛投入巨額資金，開發(fā)生物技術，展開了面向21世紀的空前激烈競爭。

在寫學習心得的時候我想了很多，主要是不知道怎么寫，從哪里開始寫，對于這門課我沒有學習多久，對于這本書我的了解也不是很多，我只能憑著自己在學校里學習的記憶來寫一些自己的感受。拿到這本書后隨便翻看了一下，其中很多內容在以前的學習中已經深入的學習過，剛開始覺得這門課程沒必要開，后來學習一段時間以后覺得對以前的課程有歸納總結的作用，覺得不錯，但是我認為應該在大一上才好，當時覺得應該上一點關于專業(yè)課程設置和發(fā)展方向的課程。這是我的一點看法現將一些心得體會總結如下：一，在學習方法上對于這門課程，在我來看應該是一門綜述類型的科目，內容繁雜但是相對來說都比較淺不會在每個點上點的太深，所以針對這個特點，我覺得一概在上課的時候跟老師很好的互動這樣就夠了，學習之余可以試著寫一個章節(jié)提綱，或者畫一張各個知識的關系圖譜，記得我在學習生物化學的時候做過一張個中循環(huán)之間的一個結構關系圖，復習的時候可真派上大用場了，關于記筆記我該說幾句，如果要的高分還是乖乖的記筆記，但是我習慣上課看書再聽聽老師講課這樣比較好，如果記筆記我可就不能專心了，不過我的筆記還是記了-課后的功勞啊。

但是自己在學習的過程中還是很茫然，現在讓我回憶一下上課萬老師給我們講了什么？說實在的我什么都不記得了。不是說萬老師講的不夠好或者說講的不夠仔細，主要是自己就是提不起興趣每次自己都想認真的去聽，但是每次都堅持不到幾分鐘自己的思維就不知道飄到哪里去了。有可能是自己沒有提前預習完全不知道講到哪里去了，在這一點上我需要改進。

但同時我也想對萬老師說幾點建議:

老師講我們聽的模式，對于我們來說已經成了一種習慣。也在心里認定了老師就因該這樣講課的固定模式，就是因為這種模式對于我們來說已經成了習慣。這樣不僅效率不高同學們也沒有幾個人認真在聽。我覺得課堂上就要有活力，可以讓我們先對要講的章節(jié)給點時間先讓我們自學，您可以根據章節(jié)的重點出幾個問題，讓我們來回答。這不僅可以讓我們熟悉所講的內容，集中我們的注意力和提高學習效率。還有就是讓同學們來講，上課的模式很重要，一個輕松的課堂就是老師講的輕松，學生學的輕松。

生物技術的學習對我們今后的作用以及影響:過去學歷史的時候老師給我們講簡史，那是因為什么我們對歷史沒有深入學習過，簡史是一個概要，可以幫助我們去在眾多繁雜的內容里面理出一個框架來，生物技術概論做為生物技術專業(yè)的一門框架性的學科也起著和簡史一樣的作用，但是生物技術導論比簡史更有意義，因為簡史僅僅是對歷史的簡要的概述，而生物技術作為一個前沿的學科，他的很多秘密還不為我們所了解，所以生物技術概論這門課程介紹有關生物工程的四大工程，即基因工程、細胞工程、蛋白質工程和發(fā)酵工程的概念和發(fā)展。不僅有概述的左右還有啟迪我們心智，做出一些方向型的指引，思想是做科學的前提，唯物主義為自然科學的發(fā)展開辟了蔚藍的天空，生物技術導論也為生物技術的發(fā)展構畫藍圖。從小的方面說，這門課程為什么我生物技術專業(yè)的學生學習專業(yè)只是做了一個藍圖，靠著這張藍圖我們將能更加高效有條不紊的學習這個專業(yè)。

生物技術對人類的影響：現代生物工程技術極大地改善了人類生活的質量，主要包括：更加準確地診斷、開發(fā)疫苗、預防或治療遺傳性疾病和傳染��；開發(fā)可以生產化學藥物、生物多聚體、氨基酸、酶類、各種食品添加劑的微生物；有效地作物的產量，獲得具有抗病蟲害、抗逆境、品質形狀優(yōu)良的農作物和家畜及其他動物；簡化從環(huán)境中清除污染物和廢棄物的程序，并將這些污染物和廢棄物再生轉化為可利用的物質。

擴展閱讀：生物技術概論重點總結

生物技術概念：

生物技術（biotechnology），是指人們以現代生命科學為基礎，結合其他基礎科學的科學原理，采用先進的科學

技術手段，按照預先的設計改造生物體或加工生物原料，為人類生產出所需產品或達到某種目的。

生物技術的種類

生物技術不完全是一門新興學科，它包括傳統生物技術和現代生物技術兩部分。傳統生物技術：指舊有的制造醬、酒、面包、奶酪、酸奶及其它食品的傳統工藝�，F代生物技術：包括基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質工程

基因工程

基因工程是20世紀70年代隨著DNA重組技術的發(fā)展應運而生的一門新技術。是指在基因水平上操作并改變生物遺傳特性的技術，也稱為DNA重組技術。

細胞工程

是指以細胞為基本單位，在體外條件下進行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細胞某些生物學特性按人們的意愿發(fā)生改變，

從而達到改良生物品種和創(chuàng)造新品種的目的，加速繁育動植物個體，或獲得某種有用物質的技術。

酶工程

酶工程是利用酶、細胞器或細胞所具有的特異催化功能或對酶進行修飾改造，并借助生物反應器和工藝過程來

生產人類所需產品的技術。

發(fā)酵工程

是指利用包括工程微生物在內的某些微生物或動植物細胞及其特定功能，通過現代工程技術手段生產各種特定

的有用物質，或者把微生物直接用于某些工業(yè)化生產的一種技術。

蛋白質工程

是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎，通過有控制的修飾和合成，對現有蛋白質加以定向

改造和設計，構建并最終生產出性能比自然界存在的蛋白質更加優(yōu)良、更符合人類需要的新型蛋白質。

細胞中的主要物質

遺傳物質（即基因，編碼蛋白質)

蛋白質（催化生化反應、構成細胞骨架、運輸物質等）碳水化合物（提供能量）微量元素（激活或抑制蛋白）水（溶劑）

微生物工程菌發(fā)酵工程

基因工程蛋白質或酶蛋白質工程或酶工程產品

動、植物個體或細胞細胞工程

優(yōu)良動、植物品系

現代生物技術的理論背景：

現代生物技術是以20世紀70年代DNA重組技術的建立為標志的�！�1944年Avery等闡明了DNA是遺傳信息的攜帶者

◆1953年Watson&Crick發(fā)現DNA雙螺旋結構開創(chuàng)分子生物學

◆1961年Nirenberg破譯了遺傳密碼,揭開了DNA編碼的遺傳信息是如何傳遞給蛋白質這一秘密

生物技術在經濟、社會中的作用

1改善農業(yè)生產，解決食品短缺1）提高農作物的產量及品質

培育抗逆的作物優(yōu)良品系植物種苗的工廠化生產提高作物品質

生物固氮，減少化肥使用量

2）發(fā)展畜牧業(yè)生產

動物的大量快速無性繁殖培育動物的優(yōu)良品系

2提高生命質量，延長人類壽

1）開發(fā)制造貴重的新型藥品2）疾病的預防和診斷3）基因治療

4）人類基因組計劃3解決能源危機、治理環(huán)境污染1）解決能源危機

生物能源將是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇最有希望成為新的替代能源。2）保護環(huán)境

人們可以利用微生物凈化有毒的化合物，降解石油污染，清除有毒氣體和惡臭物質，綜合利用廢水和廢

渣，處理有毒金屬，達到凈化環(huán)境、保護環(huán)境、廢物利用并獲得新的產品的目的。

4制造工業(yè)原料、生產貴重金屬1）制造工業(yè)原料

利用微生物在生長過程中積累的代謝產物,生產食品工業(yè)原料,種類繁多。2）生產貴重金屬

利用微生物的浸礦技術對廢渣礦、貧礦、尾礦、廢礦進行提煉。5生物技術的安全及其對倫理、道德、法律的影響

1）基因工程對微生物的改造是否會產生某種有致病性的微生物，這些微生物都帶有特殊的致病基因，如

果它們從實驗室逸出并且擴散，有可能造成類似鼠疫那樣的可怕疾病的流行。

2）轉基因作物及食品的生產和銷售，是否對人類和環(huán)境造成長期的影響，擅自改變植物基因是否可能引

起一些難以預料的危險。

3）分子克隆技術在人類身上的應用可能造成巨大的社會問題，并對人類自身的進化產生影響；而應用在其他生物上同樣具有危險性，因為所創(chuàng)造出的新物種有可能具有極強的破壞力而引發(fā)一場浩劫。

4）生物技術的發(fā)展將不可避免地推動生物武器的研制與發(fā)展，使籠罩在人類頭上的生存陰影越來越大。5）動物克隆技術的建立，如果被某些人用來制造克隆人、超人，將可能破壞整個人類社會的和平。

1.核酸的化學結構堿基

2.核酸的分類

核酸分為：

1.）脫氧核糖核酸(DeoxyribonucleicacidDNA),DNA含A,T,G,C四種堿基和脫氧核糖2.）核糖核酸(RibonucleicacidRNA)，RNA含A,U,G,C四種堿基和核糖DNA的堿基組成

（1）組成1）A+G=C+T,G=C,A=T

2）同種生物的不同組織的堿基組成相同,不同生物的同種組織的堿基組成不同

3）年齡,營養(yǎng),環(huán)境不影響堿基組成

（2）DNA的書寫方式

如：5’-GATCATAATTC-3’

3’-CTAGTATTAAG-5’

可寫成：5’-GATCATAATTC-3’

（3）DNA雙鏈的存在形式：

幾乎所有的真核生物的DNA都以線形存在，大部分原核生物的染色體DNA和全部線粒體DNA以及細菌

的質粒DNA是環(huán)狀DNA分子。病毒和噬菌體中有的含線形DNA，有的含環(huán)狀DNA。

（4）DNA雙鏈的基本特點：

1）DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核甘酸長鏈盤旋而成。

2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側，構成基本的骨架，堿基排在內側。3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵結合，形成堿基對，它們的組成有一定的規(guī)律。

DNA的一級結構

一級結構即四種核苷酸的連接及其排列順序DNA的二級結構

指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結構DNA的高級結構

1）核小體2）30nm纖維3）300nm棒4）染色體

DNA分子結構特征

原核生物DNA分子中有基因重疊現象真核生物DNA分子中普遍存在插入序列編碼的核苷酸順序就攜帶著遺傳信息

4.RNA的結構

組成上與DNA相似，但為核糖核酸，堿基為A，U，G，C。單鏈，不存在堿基比例關系。

局部能形成堿基對，出現雙螺旋，不配對區(qū)域形成突起(環(huán))

RNA的分類

信使RNA(mRNA)-轉錄遺傳信息轉運RNA(tRNA)-運載氨基酸核糖體RNA(rRNA）-蛋白質合成

mRNA的特點

線形單鏈結構，攜帶DNA信息，作為指導合成蛋白質的模板真核生物5-端有帽子結構，免遭核酸酶的破壞有非翻譯序列

真核生物3--polyA結構，提高mRNA在細胞質中的穩(wěn)定性

tRNA的特點1.四環(huán)四臂

2.氨基酸臂與反密碼臂是識別氨基酸與密碼的重要結構

rRNA的特點

是細胞內含量最多（82%），也是質量最大的RNA與蛋白結合形成核糖體參與蛋白合成不具備單獨功能

5.DNA分子的功能

DNA分子能在細胞內半保留復制

DNA復制在生物細胞中要從DNA分子上特定位置開始。這個特定的位tRNA的特點置就稱為復

制起點(Originofreplication)，用ori表示。

DNA復制從起點開始雙向進行直到終點為止，每一個這樣的DNA單位稱為復制子或復制單元(replicon)。在原核生物中，每個DNA分子上就有一個復制子;而在真核生物中，每個DNA分子有許多個復制子，每個復制子長約50-200kb。

攜帶遺傳信息

DNA的轉錄

轉錄包括：轉錄啟動子、轉錄區(qū)

轉錄啟動子：是5端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準確相結合并具有轉錄起始

的特異性

原核生物：-10區(qū)（TATAAT）、-35區(qū)（TTGACA）真核生物：-25---30區(qū)（TATA）、-70---80區(qū)（CAAT）、-80---100區(qū)（GC）轉錄區(qū)：從轉錄RNA的起錄點開始，包括基因編碼區(qū)和轉錄終止子

（一）蛋白質的化學組成

蛋白質含有：碳、氫、氧、氮、硫。

蛋白質水解可成為肽，肽進一步水解為氨基酸，它是組成蛋白質的最小單位。氨基酸的化學通式

組成蛋白質的常見氨基酸有二十種，通式如下：R不同，組成的氨基酸就不同

氨基酸的分類

對于20種標準的氨基酸，按照側鏈化學性質的不

為以下三組：疏水性的氨基酸

同，可以分

Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro和Met

帶電氨基酸

Arg、Lys（+）和Asp、Glu（-）

親水性氨基酸

Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、His、Tyr、Trp

肽鍵、肽和多肽

不同數目的氨基酸以肽鍵順序相連，形成鏈狀分子，即是肽或多肽，通常分子量在

以上的為多肽，-NH2端為N末端寫在左，另一端為C末端，寫在右

蛋白質一級結構

1500以下的為肽，在1500

肽鍵肽鏈

氨基酸排列順序等

二級結構：肽鏈的主鏈在空間的走向

α-螺旋β-折疊β-轉角無規(guī)卷曲無序結構

三級結構

在二級結構基礎上的肽鏈再折疊形成的構象親水基位于球體表面,疏水基位于球體內部

四級結構

組成蛋白質的多條肽鏈在天然構象空間上的排列方式，多以弱鍵互相連接。疏水力、氫鍵、鹽鍵每條肽鏈本身具有一定的三級結構，就是蛋白質分子的亞基

球蛋白

近似球形，表面富含親水基團，溶于水如：酶、多種蛋白質激素、各種抗體細胞質和細胞膜中的蛋白質

纖維蛋白蛋白質分子圍繞一個縱向軸纏繞成螺旋狀如：指甲、毛發(fā)、真皮、韌帶等

（四）蛋白質的空間作用力

氫鍵

鹽鍵(離子鍵)疏水鍵范德華力二硫鍵脂鍵

（五）蛋白質結構與功能的關系

一級結構與功能的關系序列分析空間結構與功能的關系結構分析

空間結構與功能的關系

1）蛋白變性的特點：蛋白質變性后，生物活性喪失，溶解度下降，粘度增加。2）可逆變性3）不可逆變性

（六）蛋白質的生物合成

核糖體是蛋白質合成的場所，mRNA是蛋白質合成的模板，tRNA是模板與氨基酸之間的接合體。

蛋白質的合成步驟

翻譯的起始核糖體與mRNA結合并與氨基酰-tRNA生成起始復合物。

肽鏈的延伸核糖體沿mRNA5端向3端移動，導致從N端向C端的多肽合成。肽鏈的終止以及肽鏈的釋放核糖體從mRNA上解離，準備新一輪合成反應

三、基因與基因表達的一般概念

基因作為唯一能夠自主復制、永久存在的單位，其生理學功能以蛋白質形式得到表達。DNA序列是遺傳信息的

貯存者，它通過自主復制得到永存，并通過轉錄生成mRNA，翻譯生成蛋白質的過程控制所有生命現象。

基因表達包括轉錄（transcription）和翻譯（translation）兩個階段。轉錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相

同（除了T→U之外）的RNA單鏈的過程，是基因表達的核心步驟。翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯子遺傳密碼翻譯成氨基酸序列、合成蛋白質多肽鏈的過程，是基因表達的最終目的。

基因的概念：基因是一段有功能的DNA片段，基因位于染色體上，基因決定生物的性狀、發(fā)育、代謝和免疫狀態(tài)等。

囊性纖維化

囊性纖維化（CF）是一種侵犯多臟器的遺傳性疾病。主要表現為外分泌腺的功能紊亂，粘液腺增生，分泌液粘

稠，汗液氯化鈉含量增高。臨床上有肺臟、氣道、胰腺、腸道、膽道、輸精管、子宮頸等的腺管被粘稠分泌物堵塞所引起一系列癥狀，而以呼吸系統損害最為突出。

PCR

20世紀80年代初期，PCR是由一位勇于創(chuàng)新的年輕分子生物學家穆利斯在加利福尼亞西特斯生物技術公司工作期間研究出來的。

穆利斯認使用一個極其簡單的方法，即利用為人熟知且能通過商業(yè)途徑獲得的酶來擴增任何DNA樣本，無論這

個樣本有多小都能被擴增到我們所需要的量。

該技術獲得1992年諾貝爾獎，它為癌癥診斷和親子鑒定翻開了新的一頁，有力地推動了我們發(fā)現和克隆人類基

因的進程。

PCR定義

聚合酶鏈式反應簡稱PCR（英文全稱：PolymeraseChainReaction，簡稱PCR）。它是體外酶促合成特異DNA片

段的一種方法,由高溫變性、低溫退火及適溫延伸三步反應組成一個周期,循環(huán)進行,使目的DNA得以迅速擴增,具有特異性強、靈敏度高、操作簡便、省時等特點。它不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析等基礎研究,還可用于疾病的診斷或任何有DNA,RNA的地方。

技術原理

1）DNA的半保留復制是生物進化和傳代的重要途徑。

2）雙鏈DNA在多種酶的作用下可以變性解鏈成單鏈，在DNA聚合酶與啟動子的參與下，根據堿基互補配對原則復制成同樣的兩分子挎貝。

3）在實驗中發(fā)現，DNA在高溫時也可以發(fā)生變性解鏈，當溫度降低后又可以復性成為雙鏈。因此，通過溫度變

化控制DNA的變性和復性，并設計引物做啟動子，加入DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的體外復制。

4）但是，DNA聚合酶在高溫時會失活，因此，每次循環(huán)都得加入新的DNA聚合酶，不僅操作煩瑣，而且價格

昂貴，制約了PCR技術的應用和發(fā)展。發(fā)現耐熱DNA聚合同酶--Taq酶對于PCR的應用有里程碑的意義，該酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活，不需要每個循環(huán)加酶，使PCR技術變得非常簡捷、同時也大大降低了成本，PCR技術得以大量應用，并逐步應用于臨床。工作原理

1）PCR由變性--退火(復性）--延伸三個基本反應步驟構成：

2）模板DNA的變性：模板DNA經加熱至93℃左右一定時間后，使模板DNA雙鏈或經PCR擴增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結合，為下輪反應作準備；

3）模板DNA與引物的退火(復性)：模板DNA經加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結合；

4）引物的延伸：DNA模板--引物結合物在TaqDNA聚合酶的作用下，于72℃左右，以dNTP為反應原料，靶序列為模板，按堿基配對與半保留復制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈。

5）重復循環(huán)變性--退火--延伸三過程，就可獲得更多的“半保留復制鏈”，而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個循環(huán)需2～4分鐘，2～3小時就能將待擴目的基因擴增放大幾百萬倍。

反應體系與反應條件

1）PCR反應五要素：引物、酶、dNTP、模板和緩沖液（其中需要Mg2+)。2）溫度控制由PCR儀完成。

PCR產物檢測電泳電泳的定義：

依據分子或顆粒所帶的電荷、形狀和大小等不同，因而在電場介質中移動的速度不同，從而達到分離的技術。測序

基因測序定義：對基因中堿基排列順序的測定。

分子標記

1)分子標記是以生物的大分子，尤其是生物體內的遺傳物質DNA的多態(tài)性為基礎的遺傳標記，是DNA水平上遺傳變異的直接反映。

2)20世紀70年代Grodzicker等首創(chuàng)DNA限制片段長度多態(tài)性(Restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)技術，開創(chuàng)了應用分子標記作為遺傳標記的新階段，并開始應用于植物遺傳育種的研究。隨著PCR技術的發(fā)展，又產生各種新型的分子標記，如RAPD、SSR、AFLP、小衛(wèi)星DNA、STS、SSLP、CAPS、IRA、SAMPL、SSCP等。

RAPD標記

RAPD即隨機擴增DNA多態(tài)性技術是Williams和Welsh兩個研究小組在1990年發(fā)展起來的一種DNA遺傳標記，它是建立在PCR基礎之上，以隨機的寡聚核苷酸（10個堿基）作為PCR的反應引物，對基因組DNA進行擴增，由擴增產物的多態(tài)性而顯示基因組的多態(tài)性的檢測技術。

RAPD原理

RAPD原理基本與PCR原理相同，它的應用是基于這樣的一個推理：對于不同來源DNA，用同一引物擴增既可能得到相同的片段（不同來源DNA間可能具有同源性），也可能得到不同的帶譜。僅在某一特定來源中出現的條帶就可作為該模板的分子標記。

RAPD標記的特點

①無需專門設計RAPD擴增反應引物，也無須預先知道被研究生物基因組的核苷酸序列，引物可隨機合成

和隨機選定。

②每個RAPD反應中，僅加單個引物，就可通過引物和DNA隨機配對實現擴增，擴增無特異性；

③退火溫度低，一般為36℃，這樣的溫度能保證核苷酸引物與模板的穩(wěn)定結合，同時允許適當的錯誤配對，以擴大引物在基因組DNA中配對的隨機性，使RAPD有較高的檢出率。④RAPD技術簡便易行、省時省力，不需要RFLP分析的預備性工作：如同位素標記及分子雜交。RAPD易于程序化，利用一套隨機引物可得到大量的分子標記，并可借助于計算機系統進行分析。

⑤RAPD分析所需的DNA樣品量極少，僅需要25ng左右，這對于生物早期取樣鑒定或在DNA受限制的情況下是十分有利的。

重要作物的巨大變革全仰仗：

20世紀80年代出現的兩項新技術，即植物克隆和轉基因。以及植物細胞的全能性。

植物細胞全能性：

指植物的每個細胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。在適宜條件下，任何一個細胞都可以發(fā)育成一個新個體。植物細胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎。

動物細胞具備全能性嗎？1）不具備。

2）動物細胞分化程度較高，雖然每一個細胞核也具有個體的全部遺傳信息，但由于不同組織細胞內營養(yǎng)物質不

同，極大的限制了遺傳信息的表達，從而導致單細胞不能再生個體。

3）動物細胞核是具備全能性的，把細胞核取出注入取出細胞核的受精卵內一樣可以再生動物個體。該技術即動

物克隆。

植物外源基因轉化方法

根據不同轉化方法過程中是否存在載體介導，可將現有轉基因方法分為直接導入法和間接導入法兩大類。1外源基因間接轉化法

間接轉化法是指通過生物體介導，將外源基因轉入植物體細胞的轉化方法。根據介導生物體的不同，間接轉化法又可分為農桿菌介導法、病毒介導法和細菌球質體介導法，其中應用最為廣泛的是農桿菌介導法。

農桿菌介導轉化

是在其Ti質粒的T-DNA區(qū)和Vir區(qū)的相互作用下完成的，其中T-DNA區(qū)是轉移到植物基因組的區(qū)段，而Vir區(qū)負責對T-DNA區(qū)進行切割、轉移和整合到植物基因組。

其侵染過程主要包括5個階段，分別為：（1）農桿菌在植物敏感細胞上吸附；

（2）農桿菌中的Ti質粒上的vir區(qū)基因被激活；（3）T-DNA切割和T-DNA復合物形成；（4）T-DNA復合物由農桿菌進入植物細胞；（5）T-DNA整合到植物染色體上并且進行表達。

農桿菌介導法的優(yōu)點

農桿菌作為一種自然界中存在的基因轉化系統，在其介導轉化植物受體時基因的轉移具有自發(fā)性，T-DNA插入的拷貝數較少，重排程度低，其轉移基因具有穩(wěn)定遺傳且呈孟德爾遺傳的優(yōu)點；此外，農桿菌介導法還具有操作簡單、轉化率高、嵌合體少的特點，是進行大規(guī)模轉化的首選方法。

農桿菌介導法的缺點

農桿菌介導轉化也存在一些缺點，比如農桿菌感染過程會對植物材料造成損傷，T-DNA整合時其邊界可能會發(fā)生短截，T-DNA以串聯形式整合；轉移T-DNA區(qū)的兩個基因未必共表達等。

2外源基因直接轉化法

早期轉基因的研究主要針對雙子葉植物，農桿菌介導法均能獲得較高的轉化率，但在后來的研究中發(fā)現農桿菌

介導法無法實現對大部分單子葉植物的轉化，這可能是由于單子葉植物不是農桿菌的天然寄主造成的。因而在后來的研究中又逐漸發(fā)展了外源基因的直接轉化法。

外源基因直接轉化法

是指通過物理或化學的方法將外源基因導入植物細胞或原生質體，由此獲得轉基因植株的方法。主要包括化學刺激法、基因槍法、電擊法和顯微注射法等。

化學刺激法

化學刺激法是利用原生質體本身易于攝取外來物質的特性，再加以化學藥劑刺激，使外源基因轉入原生質體細胞的轉化方法。其使用的化學藥劑主要有磷酸鈣、氯化鈣和PEG等，其中最常用的是PEG刺激法。PEG即聚乙二醇。PEG刺激法的原理是將原生質體細胞懸于含有DNA質粒和PEG的溶液中，首先由PEG擾亂原生質細胞表面電荷，從而造成細胞間融合；然后質粒DNA在滲透壓的作用下透過原生質膜進入細胞內并最終隨機的整合入基因組中。

基因槍法

基因槍法又稱微彈轟擊法，它是利用火藥爆炸或高壓氣體加速，將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細胞中，然后通過細胞和組織培養(yǎng)技術，再生成植株，其中表現為轉基因陽性的植株即為轉基因植株。電擊法

電擊法也是一種以原生質體為受體的外源基因轉化技術，其原理是利用高壓電脈沖作用，在原生質體膜上形成可逆的瞬間通道。當外源DNA附著于細胞質膜靠近電擊點時，DNA分子就有可能通過小孔進入細胞內，進而整合到受體細胞的基因組上。

顯微注射法

顯微注射法是使用毛細微管在顯微鏡下將外源DNA注射入植物細胞或原生質體的一種直接而完善的外源基因轉移方法。在植物轉基因的應用過程中，由于植物細胞的細胞壁和原生質體的彈性，通常將細胞用瓊脂糖多聚賴氦酸固定，也可用吸管吸取單個細胞固定，然后將外源DNA通過特制的毛細微管注入細胞、原生質體或直接注入核內。

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