第三基因工程

1、第三章第三章 基因工程基因工程第三章基因工程一、基因組的相關(guān)名詞二、DNA、基因、蛋白質(zhì)合成三、基因工程四、基因工程應(yīng)用一、基因組的相關(guān)名詞 1、DNA：遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸的簡(jiǎn)稱。每個(gè)DNA分子都包含螺旋結(jié)構(gòu)的雙股鏈。 2、基因：DNA上有遺傳意義的片段叫基因，基因包含一定數(shù)量的堿基。是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列?；蚴腔A(chǔ)的遺傳單位，它們決定一個(gè)人眼睛的顏色、耳朵的大小、腦容量等所有人的生理特征和一些行為特征。更重要的是，基因與許多疾病有關(guān)。 3、測(cè)序：確定DNA雙股鏈上每個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元或堿基的確切順序的過(guò)程。測(cè)序經(jīng)常被稱為“破譯”，因?yàn)槠浣Y(jié)果就像解

2、碼一樣。解碼結(jié)果包含數(shù)百頁(yè)和成千上萬(wàn)行4種字母的序列，這些字母表示4種不同的堿基，它們是腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶，分別用它們的首字母A、T、C、G表示，其排列順序中蘊(yùn)藏著各種各樣的遺傳信息和生命指令。 4、基因診斷:也叫DNA診斷、分子診斷，是通過(guò)從患者體內(nèi)提取樣本用基因檢測(cè)方法來(lái)判斷患者是否有基因異?；驍y帶病原微生物。目前，基因診斷檢測(cè)的疾病主要有三大類：感染性疾病的病原診斷、各種腫瘤的生物學(xué)特性的判斷、遺傳病的基因異常分析。 5、芯片，又稱基因芯片（），實(shí)質(zhì)上是一種高密度的寡聚核苷酸（探針）陣列。它采用在位組合合成化學(xué)和微電子芯片的光刻技術(shù)，或者利用其他方法將大量特定系列的片段（探

3、針）有序地固化在玻璃或磋襯底上，從而構(gòu)成儲(chǔ)存有大量生命信息的芯片。 6、所謂轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是把外源基因整合到動(dòng)植物基因組中去。下面分別對(duì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因植物來(lái)進(jìn)行描述。 7、基因突變是指由于DNA堿基對(duì)的置換、增添或缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的變化，亦稱點(diǎn)突變。 8、人類基因組（）：是建立人體所需的化學(xué)密碼或藍(lán)圖，而這幅藍(lán)圖的基本組成是。是一條由磷酸鹽和糖組成的分子鏈，呈雙螺旋形，即兩條互相纏繞的螺旋形分子帶，中間以稱為堿基的橫條緊扣。除了孿生子女外，每個(gè)人的都是獨(dú)一無(wú)二的。 9、染色體（）：人體每個(gè)細(xì)胞內(nèi)皆有對(duì)染色體，它們位于細(xì)胞的核心，當(dāng)中染色體是決定性別的。一個(gè)人體內(nèi)所有細(xì)胞的染色體的長(zhǎng)度加起

4、來(lái)，足足有億公里長(zhǎng)。 10、克隆是英文clone的音譯，簡(jiǎn)單講就是一種人工誘導(dǎo)的無(wú)性繁殖方式?？寺∈侵干矬w通過(guò)體細(xì)胞進(jìn)行的無(wú)性繁殖，以及由無(wú)性繁殖形成的基因型完全相同的后代個(gè)體組成的種群。通常是利用生物技術(shù)由無(wú)性生殖產(chǎn)生與原個(gè)體有完全相同基因組織后代的過(guò)程。二、DNA的結(jié)構(gòu) （一）DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 核苷酸鏈脫氧脫氧核糖核糖堿基堿基磷酸磷酸A G C T堿基堿基核苷酸的構(gòu)成A腺嘌呤，T胸腺嘧啶，G鳥(niǎo)嘌呤，C胞嘧啶，U尿嘧啶AGCT脫氧脫氧核糖核糖磷酸磷酸堿基堿基ATGCATGCNucleotide（二）（二）DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)：雙螺旋結(jié)構(gòu)最經(jīng)典的結(jié)構(gòu)：雙螺旋結(jié)構(gòu) 沃森、克

5、里克沃森、克里克1953年提出年提出DNA是由兩條多核苷酸鏈彼此互補(bǔ)并排列方向相反是由兩條多核苷酸鏈彼此互補(bǔ)并排列方向相反的，以右手螺旋的方式圍繞同一根主軸而互相盤繞的，以右手螺旋的方式圍繞同一根主軸而互相盤繞形成的，具有一定空間距離的雙螺旋結(jié)構(gòu)形成的，具有一定空間距離的雙螺旋結(jié)構(gòu)沃森（左）和克里克與沃森（左）和克里克與DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型1. DNA分子有兩條反向平行的多聚脫氧核苷酸鏈組成，一條沿5-3，另一條3- 5，兩條鏈沿一個(gè)假想的中心軸右旋相互盤繞，形成大溝和小溝；2. 外側(cè)不變的骨架為磷酸基和脫氧核糖，可變堿基位于內(nèi)側(cè)，鏈間堿基按A = T 、G = C配對(duì)形

6、成堿基平面，該平面與假象的螺旋軸近于垂直；3. 螺旋直徑為20A，相鄰剪輯平面的垂直距離為3.4A，每隔10bp螺旋結(jié)構(gòu)重復(fù)一次，故間距為34A，相鄰堿基的旋轉(zhuǎn)夾角為36。 堿基之間一一對(duì)應(yīng)，順序固定，可以保證遺傳的穩(wěn)定性。堿基之間一一對(duì)應(yīng)，順序固定，可以保證遺傳的穩(wěn)定性。 如果受到干擾，個(gè)別堿基排列順序發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致微生物死亡或變異。如果受到干擾，個(gè)別堿基排列順序發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致微生物死亡或變異。DNA與RNADNARNA磷酸磷酸磷酸戊糖D2脫氧核糖D核糖堿基A、G、C、TA、G、C、U核苷酸 dAMP、dGMP、 dCMP、dTMP AMP、GMP、 CMP、UMPRNA的種類：tRNA

7、、rRNA、mRNA和反義RNA. 所有RNA均由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái)。（三）（三）DNADNA的存在形式的存在形式原核微生物：與很少量的蛋白質(zhì)結(jié)合，無(wú)原核微生物：與很少量的蛋白質(zhì)結(jié)合，無(wú)核膜包裹，一條閉合環(huán)狀的染色體。核膜包裹，一條閉合環(huán)狀的染色體。另外還有另外還有質(zhì)粒質(zhì)粒等。等。真核微生物： 主要在細(xì)胞核中，與組蛋白主要在細(xì)胞核中，與組蛋白結(jié)合，以一條或多條染色體形式存在。結(jié)合，以一條或多條染色體形式存在。另外有線粒體另外有線粒體DNA、葉綠體、葉綠體DNA等。等。（四）DNA的復(fù)制半保留半不連續(xù)復(fù)制保證復(fù)制的精確性 邊解旋邊復(fù)制，以半保留方式進(jìn)行復(fù)制，親代DNA分子的一條鏈保留在子代DNA分子

8、中，可使遺傳信息準(zhǔn)確的傳遞給子代細(xì)胞，保持其相對(duì)的穩(wěn)定性，而不致發(fā)生變化 DNA復(fù)制時(shí)，以35走向?yàn)槟０宓囊粭l鏈合成方向?yàn)?3，與復(fù)制叉方向一致，稱為前導(dǎo)鏈；另一條以53走向?yàn)槟０彐湹暮铣涉溩呦蚺c復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反，稱為滯后鏈，其合成是不連續(xù)的，先形成許多不連續(xù)的片斷（岡崎片斷），最后連成一條完整的DNA鏈。復(fù)制過(guò)程：1.解旋：DNA雙鏈氫鍵斷裂，雙鏈分開(kāi)；2.復(fù)制：以各自雙鏈為模板，進(jìn)行復(fù)制。3.分配：新復(fù)制的核苷酸鏈與原來(lái)的一條核苷酸鏈按照堿基配對(duì)原則形成新的雙鏈結(jié)構(gòu)并分給子代。圖 DNA的復(fù)制打開(kāi)雙鏈旋轉(zhuǎn)酶解螺旋酶單鏈結(jié)合酶蛋白，穩(wěn)定單鏈DNA，阻止形成氫鍵DNA聚合酶先導(dǎo)鏈(lead

9、ing strand)在DNA聚合酶作用下連續(xù)合成新股DNA后隨鏈進(jìn)行非連續(xù)合成，形成岡崎片段DNA連接酶DNA連接酶(ligase)將非連續(xù)的岡崎片段連接起來(lái)DNA聚合酶消解RNA引物并代之以DNADNA聚合酶RNA引物聚合酶聚合酶復(fù)制叉原雙股DNA變性（熔解）在加熱或某些試劑的作用下，DNA配對(duì)堿基之間的氫鍵結(jié)構(gòu)受到破壞，雙鏈DNA多核苷酸鏈能完全分離，此分離過(guò)程稱為變性。復(fù)性變性DNA在一定條件下能恢復(fù)其雙是螺旋結(jié)構(gòu)的過(guò)程。DNADNA的變性、復(fù)性與雜交的變性、復(fù)性與雜交變性1）變性表象粘度降低沉速加快紫外吸收值增大2）影響因素DNA本身穩(wěn)定性外部條件3）變性研究T復(fù)性1）影響因素DNA

10、分子的大小和順序復(fù)雜性樣品的濃度溶液的離子強(qiáng)度溫度2）復(fù)性條件鹽濃度要高溫度要高得適當(dāng)3）復(fù)性動(dòng)力學(xué)滿足二級(jí)動(dòng)力學(xué) 注:復(fù)雜度DNA中最長(zhǎng)的沒(méi)有重復(fù)序列的核苷酸對(duì)的個(gè)數(shù)值。雜交當(dāng)復(fù)性的DNA分子由不同的兩單鏈分子形成時(shí)，稱為雜交。復(fù)性是分子雜交的理論基礎(chǔ)。（五）遺傳信息的傳遞（五）遺傳信息的傳遞 貯存在貯存在DNADNA上的遺傳信息都會(huì)轉(zhuǎn)錄到上的遺傳信息都會(huì)轉(zhuǎn)錄到RNARNA上，通過(guò)上，通過(guò)RNARNA的翻譯作的翻譯作用指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，最終依靠蛋白質(zhì)體現(xiàn)遺傳性狀。用指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，最終依靠蛋白質(zhì)體現(xiàn)遺傳性狀。遺傳信息流動(dòng)的方向遺傳信息流動(dòng)的方向:中心法則中心法則1. 將攜帶遺傳信息的DNA

11、復(fù)制；2. 將DNA攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA上；3. 將RNA獲得的信息翻譯成蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄：遺傳信息從基因轉(zhuǎn)移到RNA的過(guò)程。RNA聚合酶通過(guò)與一系列組分構(gòu)成動(dòng)態(tài)復(fù)合體，并以基因序列為遺傳信息模板，催化合成序列互補(bǔ)的RNA，包括轉(zhuǎn)錄起始、延伸、終止等過(guò)程。翻譯：在多種因子輔助下，核糖體結(jié)合mRNA模板，通過(guò)tRNA識(shí)別該mRNA的三聯(lián)體密碼子和轉(zhuǎn)移相應(yīng)氨基酸，進(jìn)而按照模板mRNA信息依次連續(xù)合成蛋白質(zhì)肽鏈的過(guò)程。 逆轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄以RNA為模板在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下合成DNA的過(guò)程。逆轉(zhuǎn)錄酶是一種依賴于RNA的DNA聚合酶。意義：逆轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄酶的發(fā)現(xiàn)使我們可以用真核RNA為模板，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄而

12、獲得為特定蛋白質(zhì)編碼的基因。翻譯蛋白質(zhì)的生物合成（六）基因（六）基因*是一切生物體內(nèi)儲(chǔ)存遺傳信息的、有是一切生物體內(nèi)儲(chǔ)存遺傳信息的、有自我復(fù)制能力的遺傳功能單位自我復(fù)制能力的遺傳功能單位基因特別是指在基因特別是指在DNADNA序列上，能序列上，能夠夠表表現(xiàn)出功能的部分現(xiàn)出功能的部分?；蚓哂泄潭ǖ钠瘘c(diǎn)和終點(diǎn)的核苷基因具有固定的起點(diǎn)和終點(diǎn)的核苷酸或密碼的多肽。酸或密碼的多肽?；蚓幋a多肽。基因編碼多肽?；虬垂δ芸煞秩悾夯虬垂δ芸煞秩悾?結(jié)構(gòu)基因、操縱區(qū)、調(diào)控基因結(jié)構(gòu)基因、操縱區(qū)、調(diào)控基因有有時(shí)單時(shí)單一一個(gè)個(gè)基因便能控制一基因便能控制一種種性性狀狀的表的表現(xiàn)現(xiàn)，然而，大部分的生理性，然而，

13、大部分的生理性狀狀，都是由一系列都是由一系列相關(guān)相關(guān)的基因一同的基因一同調(diào)控調(diào)控而而表表現(xiàn)現(xiàn)E.Coli乳糖操縱子的調(diào)控R O a b c mRNA mRNA mRNAABC沒(méi)有乳糖時(shí)，阻遏蛋白與操縱基因O結(jié)合，使表達(dá)處于 關(guān)閉狀態(tài)，結(jié)構(gòu)基因不能表達(dá)阻遏蛋白有乳糖時(shí)，阻遏蛋白與乳糖結(jié)合，操縱基因處于打 開(kāi)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)基因得以表達(dá)abc結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因o操縱區(qū)操縱區(qū)R調(diào)控基因調(diào)控基因ABC蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 遺傳密碼 (1)概念：mRNA上的堿基排列順序， 相鄰的三個(gè)堿基構(gòu)成一個(gè)三聯(lián)體密碼子，代表一個(gè)氨基酸的核苷酸序列。 (2) 數(shù)目：密碼子共有64個(gè)，其中AUG代表起始密碼，UAA、UAG、UGA為中

14、止密碼。 P212密碼子（七）RNA即核糖核酸。RNA與DNA相似，不同之處是核糖及堿基。RNA的堿基也有四個(gè)，為U尿嘧啶（DNA為T：胸腺嘧啶）A腺嘌呤G鳥(niǎo)嘌呤 C胞嘧啶堿基對(duì)： UA AU GC CGRNA有四種：tRNA、rRNA、mRNA、反義RNA。rRNA：核糖體RNA，與蛋白質(zhì)形成核糖體，作為蛋白質(zhì)的合成場(chǎng)所。 mRNA：信使RNA，帶有氨基酸的信息密碼（三聯(lián)密碼子），用于翻譯氨基酸。tRNA：轉(zhuǎn)移RNA，帶有與mRNA互補(bǔ)的反密碼子，能識(shí)別氨基酸和mRNA的密碼。反義RNA：起調(diào)節(jié)作用，主要決定mRNA的翻譯速度。（八）蛋白質(zhì)合成共分成四個(gè)階段1.DNA的復(fù)制：細(xì)胞將某特定段D

15、NA鏈進(jìn)行復(fù)制。2.mRNA的轉(zhuǎn)錄：DNA雙鏈打開(kāi)后，以單鏈為模板，按照堿基配對(duì)原則復(fù)制RNA。將DNA上的信息轉(zhuǎn)給RNA。3.翻譯由tRNA完成。通過(guò)反密碼子與mRNA密碼子的互補(bǔ)，tRNA破譯氨基酸的密碼，進(jìn)而將所需氨基酸送到核糖體處。4.蛋白質(zhì)的合成按照特定的堿基順序密碼送到核糖體的氨基酸按照順序連接在一起，在酶的作用下形成多肽鏈，進(jìn)而形成蛋白質(zhì)，最終將遺傳信息表達(dá)出來(lái)。TCATG A TT AAG T AC T A A T DNA的平面結(jié)構(gòu)圖細(xì)胞核中AG T AC T A A T ACGU游離的核糖核苷酸DNA 解旋，一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中ACGUAG T AC T A A T

16、 DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)細(xì)胞核中聚合酶ACGU游離的核糖核苷酸ACGUUU 細(xì)胞質(zhì) 核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成 細(xì)胞核內(nèi)UCAUG A UUAAG T AC T A A T mRNAUCAUG A UUAmRNAAG T AC T A A T UCAUG A UUAmRNA 細(xì)胞核內(nèi) 密碼子 密碼子 密碼子 密碼子 mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基UCAUG A UAmRNAU tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸 反密碼子 亮氨酸UAA天冬氨酸AC U 異亮氨酸AUG 核糖體UCAUG A UAmRNAU 亮氨酸UAA天冬氨酸AC U 異亮氨酸AUG細(xì)胞質(zhì)中 核糖體UCAUG A

17、UAmRNAU 亮氨酸UAA細(xì)胞質(zhì)中 核糖體UCAUG A UAmRNAU 亮氨酸UAA天冬氨酸AC U 異亮氨酸AUG細(xì)胞質(zhì)中 核糖體UCAUG A UAmRNAU 亮氨酸UAA天冬氨酸AC U 異亮氨酸AUG縮合 亮氨酸天冬氨酸 異亮氨酸以mRNA為模板形成了有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì) 細(xì)胞質(zhì)中UCAUG A UAmRNAU依照 DNA 上面的核甘酸序列，可翻譯成蛋白質(zhì)的氨基酸序列，這是如何做到的？ (1) DNA 的序列可以 A=U 及 C=G 的互補(bǔ)關(guān)系，轉(zhuǎn)成 messenger RNA。 (2) mRNA 與核糖體結(jié)合，準(zhǔn)備開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)譯蛋白質(zhì)。 (3) mRNA 序列以三個(gè)為一組，稱為

18、“遺傳密碼”，每組密碼可對(duì)應(yīng)一種氨基酸。 (4) 由 RNA 譯成胺基酸序列時(shí)，需要有“翻譯者”，此翻譯者即為 tRNA。 (5) 每個(gè) tRNA可說(shuō)是一種介面，一邊認(rèn)得特定的 RNA密碼，一邊攜帶對(duì)應(yīng)的氨基酸。 (6) 當(dāng) tRNA 一邊認(rèn)出其特定密碼，一邊可把所攜帶的氨基酸接上連成蛋白質(zhì)。三、基因工程三、基因工程 基因工程又叫基因工程又叫基因拼接技術(shù)基因拼接技術(shù)或或DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)。是在生物體外，通過(guò)對(duì)是在生物體外，通過(guò)對(duì)DNADNA分子進(jìn)行人工分子進(jìn)行人工“剪剪切切”和和“拼接拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性繁重新組合

19、，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)表達(dá)，產(chǎn)生出，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。人類所需要的基因產(chǎn)物。 基因工程是指基因工程是指按照人們的愿望按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外設(shè)計(jì)，并通過(guò)體外DNADNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予賦予生物以新的遺傳特性，從而生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造創(chuàng)造出更符出更符合人們需要的合人們需要的新新的的生物類型生物類型和和生物產(chǎn)品生物產(chǎn)品。（一）、基因工程大事記 1973 Cohen第一例成功的克隆實(shí)驗(yàn) 1978 Genentech公司 人胰島素 世界上第一種基因工程蛋白藥物 1

20、982 第一個(gè)基因工程藥物-重組人胰島素在英、美獲準(zhǔn)使用 1985 第一批轉(zhuǎn)基因家畜（兔、豬和羊），中國(guó) 轉(zhuǎn)基因魚(yú) 1993 基因工程西紅柿在美國(guó)上市 1997 英國(guó)羅斯林研究所 多莉羊 1999.9 中國(guó)獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃.負(fù)責(zé)測(cè)定人類基因組全部序列的1% 2000.6.26 科學(xué)家公布人類基因組工作草圖 2001.2.11 公布人類基因組基本信息 生物技術(shù)工程：基因工程、蛋白質(zhì)工程、酶工程、細(xì)胞工程胰島素 人生長(zhǎng)激素 干擾素 白細(xì)胞介素2 粒細(xì)胞集落刺激因子 粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子 紅細(xì)胞生成素 EPO 組織纖溶酶原激活劑 生長(zhǎng)激素 促生長(zhǎng)素 抗血友病因子 脫氧核糖核酸酶 葡糖腦苷

21、脂酶 鼠單克隆抗體54基因決定性狀 青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素青霉素 （二）、基因設(shè)想55基因決定性狀 豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮56基因決定性狀 家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用57定向基因改造設(shè)想 58（三）、基因工程過(guò)程示意圖59（四）、基因工程操作的工具1. 將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀限制性內(nèi)切酶。2. 將目的基因與運(yùn)載體DNA連接，需要基因的針線DNA連接酶。3. 將目的基因運(yùn)入大腸桿菌，需要基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體。601、限制性內(nèi)切酶1.分布：主要在微生物中。主要在微生物中。2.特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，列， 切割特定切點(diǎn)。

22、切割特定切點(diǎn)。3.結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。對(duì)）。4.舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之間切開(kāi)。之間切開(kāi)。 一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA DNA 分子切斷。分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200200多種。多種。61限制性內(nèi)切酶作用過(guò)程622、DNA連接酶 連接酶的作用：將互補(bǔ)配將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的來(lái)，使之成

23、為一個(gè)完整的DNADNA分子。分子。 連接的部位：磷酸二酯鍵，磷酸二酯鍵，不是氫鍵。不是氫鍵。63DNA連接酶的作用過(guò)程643、運(yùn)載體將外源基因送入受體細(xì)胞。將外源基因送入受體細(xì)胞。條件：1) 能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2) 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。3) 具有某些標(biāo)記基因常用運(yùn)載體：常用運(yùn)載體：質(zhì)粒質(zhì)粒、噬、噬菌體、菌體、 動(dòng)植物動(dòng)植物 病毒病毒質(zhì)粒質(zhì)粒存在：存在于存在：存在于細(xì)菌細(xì)菌及及酵酵母菌母菌的的染色體染色體以外。以外。特性：是很小的特性：是很小的環(huán)狀環(huán)狀DNA分子，在細(xì)胞染色分子，在細(xì)胞染色體外能夠體外能夠自我復(fù)制自我復(fù)制。65質(zhì)粒的特點(diǎn)細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；

24、質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無(wú)影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖大腸桿菌質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)示意圖基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運(yùn)載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運(yùn)載體 天然的天然的DNADNA分子可以直接用做基因工程載體分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？嗎？為什么？ 作為運(yùn)載體的條件：作為運(yùn)載體的條件： （1 1）必需）必需有有一個(gè)或多個(gè)限制酶的一個(gè)或多個(gè)限制酶的切割位點(diǎn)切割位點(diǎn)，以便目的基因可以插入到運(yùn)載體上去，而且以便目的基因可以插入到運(yùn)

25、載體上去，而且這些位點(diǎn)所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身這些位點(diǎn)所處的位置，還必須是在質(zhì)粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。基因的插入而失活。 （2 2）必需具備）必需具備自我復(fù)制自我復(fù)制的能力，或整合到的能力，或整合到受體染色體受體染色體DNADNA上隨染色體上隨染色體DNADNA的復(fù)制而同步的復(fù)制而同步復(fù)制。復(fù)制。 （3 3）必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后）必需帶有標(biāo)記基因，以便重組后進(jìn)行重組子的篩選。進(jìn)行重組子的篩選。 （4 4）必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞）必需是安全的，不會(huì)對(duì)受體細(xì)胞有害，或不能進(jìn)入到受體細(xì)胞外的其有害，或不能

26、進(jìn)入到受體細(xì)胞外的其他生物細(xì)胞中的。他生物細(xì)胞中的。 （5 5）分子大小應(yīng)適合，以便提取和在）分子大小應(yīng)適合，以便提取和在體外進(jìn)行操作。體外進(jìn)行操作。 故天然的故天然的DNADNA分子一般不能直接用做基分子一般不能直接用做基因工程運(yùn)載體。因工程運(yùn)載體。（五）、基因工程的基本操作程序（五）、基因工程的基本操作程序 1 1、目的基因的獲??；、目的基因的獲取； 2 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建；、基因表達(dá)載體的構(gòu)建； 3 3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞； 4 4、目的基因的檢測(cè)與鑒定；、目的基因的檢測(cè)與鑒定；1 1、目的基因的獲取、目的基因的獲取 目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的目的

27、基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因，獲取目的基因是實(shí)施基因工程基因，獲取目的基因是實(shí)施基因工程的第一步的第一步 。 如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲(chóng)基因，還有如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲(chóng)基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細(xì)菌）基因、植物的抗?。共《?、抗細(xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。素基因、干擾素基因等。 目的基因的提取方法目的基因的提取方法 （1 1）直接分離基因：）直接分離基因： 鳥(niǎo)槍法鳥(niǎo)槍法 （2 2）人工合成基因：）人工合成基因： 反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法 根據(jù)已知的氨基酸序列合成根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNADNA 鳥(niǎo)槍法：鳥(niǎo)槍法： 用限制酶將

28、供用限制酶將供體細(xì)胞中的體細(xì)胞中的DNADNA切成許多切成許多片段，將這些片段分別片段，將這些片段分別載入運(yùn)載體，然后通過(guò)載入運(yùn)載體，然后通過(guò)運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞，讓供體細(xì)胞受體細(xì)胞，讓供體細(xì)胞提供的外源提供的外源DNADNA的所有片的所有片段分別在各個(gè)受體細(xì)胞段分別在各個(gè)受體細(xì)胞中大量復(fù)制（即擴(kuò)增），中大量復(fù)制（即擴(kuò)增），從中找出含有目的基因從中找出含有目的基因的細(xì)胞，再利用一定發(fā)的細(xì)胞，再利用一定發(fā)方法將目的基因的方法將目的基因的DNADNA片片段分離出來(lái)。段分離出來(lái)。用限制酶切斷成用限制酶切斷成許多片段許多片段 人工合成基因法人工合成基因法上述三種目的基因提取

29、的方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？上述三種目的基因提取的方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)鳥(niǎo)槍法鳥(niǎo)槍法反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知氨基根據(jù)已知氨基酸合成酸合成DNADNA法法操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便廣泛使用廣泛使用工作量大，盲目，工作量大，盲目，分離出來(lái)的有時(shí)并分離出來(lái)的有時(shí)并非一個(gè)基因非一個(gè)基因?qū)Ｒ恍詮?qiáng)專一性強(qiáng)操作過(guò)程麻煩，操作過(guò)程麻煩，mRNAmRNA很不穩(wěn)定，要很不穩(wěn)定，要求的技術(shù)條件較高求的技術(shù)條件較高專一性最強(qiáng)專一性最強(qiáng)僅限于合成核苷酸僅限于合成核苷酸對(duì)較少的簡(jiǎn)單基因?qū)^少的簡(jiǎn)單基因利用利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因技術(shù)擴(kuò)增目的基因利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增 概念：概念：

30、PCRPCR全稱為全稱為_(kāi)，是一項(xiàng)，是一項(xiàng) 在生物在生物_復(fù)制復(fù)制_的核酸合成技術(shù)的核酸合成技術(shù) 條件：條件：_、 _、_ (_ (做啟動(dòng)子做啟動(dòng)子) )、 _._.前提條件：前提條件：原理：原理：_方式：方式：以以_方式擴(kuò)增，即方式擴(kuò)增，即_（n n為擴(kuò)增為擴(kuò)增循循 環(huán)的次數(shù)）環(huán)的次數(shù)）結(jié)果：結(jié)果：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外體外特定特定DNADNA片段片段DNADNA復(fù)制復(fù)制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸一對(duì)引物一對(duì)引物DNADNA聚合酶聚合酶指數(shù)指數(shù)2 2n n使使目的基因目的基因的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬(wàn)倍地?cái)U(kuò)增的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬(wàn)倍地?cái)U(kuò)增PCR

31、PCR技術(shù)擴(kuò)增過(guò)程技術(shù)擴(kuò)增過(guò)程a a、DNADNA變性變性（90-9690-96）：雙鏈）：雙鏈DNADNA模板，模板， 在熱作用下，在熱作用下，_ _氫鍵氫鍵_ _斷裂，形成斷裂，形成_ss_ssDNADNAb b、退火、退火annealing）（復(fù)性復(fù)性25-6525-65）：）：（溫度下降，變性DNA復(fù)性，使寡核苷酸引物即與模板DNA中所要擴(kuò)增序列兩端的堿基配對(duì)。 c c、延伸、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，從引物的酶的作用下，從引物的55端端33端端延伸，延伸，合成與模板互補(bǔ)的合成與模板互補(bǔ)的_DNA_DNA鏈鏈_。 d、重復(fù)變性、退火和延伸三步操作，D

32、NA片段呈2的指數(shù)增長(zhǎng)，在12小時(shí)內(nèi)重復(fù)2530次循環(huán)，擴(kuò)增的DNA片段拷貝數(shù)可增加至106107倍。 3 3）從基因文庫(kù)中獲取目的基因：）從基因文庫(kù)中獲取目的基因： 基因文庫(kù)基因文庫(kù): : 將含有某種生物不同基因的許多將含有某種生物不同基因的許多DNADNA片段片段, ,導(dǎo)導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存入受體菌的群體中儲(chǔ)存, ,各個(gè)受體菌分別含有各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因這種生物的不同的基因, ,稱為基因文庫(kù)。稱為基因文庫(kù)。 基因組文庫(kù)基因組文庫(kù): : 基因文庫(kù)中包含了一種生物所有的基基因文庫(kù)中包含了一種生物所有的基因因, ,這種基因文庫(kù)叫做基因組文庫(kù)這種基因文庫(kù)叫做基因組文庫(kù). . 部

33、分基因文庫(kù)部分基因文庫(kù): : 基因文庫(kù)中包含了一種生物的一部分基基因文庫(kù)中包含了一種生物的一部分基因因, ,這種基因文庫(kù)叫做部分基因文庫(kù)這種基因文庫(kù)叫做部分基因文庫(kù). .2 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心核心 目的：目的： 單獨(dú)的單獨(dú)的DNADNA片段片段目的基因是不目的基因是不能穩(wěn)定遺傳的。構(gòu)建表達(dá)載體的目能穩(wěn)定遺傳的。構(gòu)建表達(dá)載體的目的是為了的是為了使目的基因在受體細(xì)胞中使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在，并且可以，并且可以遺傳給下一代，遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用。同時(shí)使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用。 2 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心核心

34、 用用一定的限制酶一定的限制酶切割切割質(zhì)質(zhì)粒粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出露出黏性末端黏性末端。 用用同一種限制酶同一種限制酶切斷切斷目目的基因的基因，使其產(chǎn)生，使其產(chǎn)生同樣的同樣的黏性末端黏性末端。 將切下的目的基因片段將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的插入質(zhì)粒的切口切口處，再加處，再加入適量入適量DNA連接酶連接酶，形成，形成了一個(gè)重組了一個(gè)重組DNA分子（重分子（重組質(zhì)粒）。組質(zhì)粒）。2 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心核心質(zhì)粒質(zhì)粒DNADNA分子分子一個(gè)一個(gè)切口切口兩個(gè)兩個(gè)黏性末端黏性末端兩個(gè)兩個(gè)切口切口獲得目的基因獲得目的基因DNA DNA 連接酶連接酶重組重

35、組DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）經(jīng)此過(guò)程，基因表達(dá)載體的構(gòu)建就成功了？經(jīng)此過(guò)程，基因表達(dá)載體的構(gòu)建就成功了？同一種同一種 限制酶限制酶2 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心核心 基因表達(dá)載體的組成：基因表達(dá)載體的組成： 目的基因目的基因+啟動(dòng)子啟動(dòng)子+終止子終止子+標(biāo)記基因標(biāo)記基因啟動(dòng)子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的啟動(dòng)子：一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，片段，位于基因的首端，它是它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。所需要的蛋白質(zhì)。終止子：也是一段有特殊結(jié)

36、構(gòu)的終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNADNA片段，位于片段，位于基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地主停止下來(lái)?；虻奈捕耍罐D(zhuǎn)錄在所需要的地主停止下來(lái)。2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、基因表達(dá)載體的構(gòu)建核心核心 作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可作為基因工程表達(dá)載體，只需含有目的基因就可以完成任務(wù)嗎？為什么？以完成任務(wù)嗎？為什么？ 不可以。因?yàn)槟康幕蛟诒磉_(dá)載體中得到表達(dá)并不可以。因?yàn)槟康幕蛟诒磉_(dá)載體中得到表達(dá)并發(fā)揮作用，還要有啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。發(fā)揮作用，還要有啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等。必須構(gòu)建上述元件的主要理由是：必須構(gòu)建上述元件的主要理由是： （1 1） 生物之間進(jìn)行基因交流，只

37、有使用受體生生物之間進(jìn)行基因交流，只有使用受體生物自身基因的啟動(dòng)子才能比較有利于基因的表達(dá)物自身基因的啟動(dòng)子才能比較有利于基因的表達(dá) （2 2） 通過(guò)通過(guò)cDNAcDNA文庫(kù)獲得的目的基因沒(méi)有啟動(dòng)子，文庫(kù)獲得的目的基因沒(méi)有啟動(dòng)子，只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無(wú)法轉(zhuǎn)錄；只將編碼序列導(dǎo)入受體生物中無(wú)法轉(zhuǎn)錄； （3 3） 目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選目的基因是否導(dǎo)入受體生物中需要有篩選標(biāo)記；標(biāo)記；3 3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程。定和表達(dá)的過(guò)程。 常用的

38、受體細(xì)胞：常用的受體細(xì)胞： 有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。等。 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理 借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 方法：方法： 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞： 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（雙子葉植物和祼子植物）（雙子葉植物和祼子植物）、基因槍法基因槍法（單子葉植物）（單子葉植物）、花粉管通道法、花粉管通道法 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 顯微注射法顯微注射法 將目的基

39、因?qū)胛⑸锛?xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是大腸桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是: : 首先用首先用CaCa2+2+ 處理細(xì)胞處理細(xì)胞, ,以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性通透性, ,使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNADNA分子的生理狀態(tài)分子的生理狀態(tài), ,這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞胞. . 第二步是將重組表達(dá)載體第二步是將重組表達(dá)載體DNADNA分子溶于緩沖分子溶于緩沖液中與

40、感受態(tài)細(xì)胞混合液中與感受態(tài)細(xì)胞混合, ,在一定的溫度下促進(jìn)在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收感受態(tài)細(xì)胞吸收DNADNA分子分子, ,完成轉(zhuǎn)化過(guò)程完成轉(zhuǎn)化過(guò)程. . 第二步目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖第二步目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非常快，在很而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非?？欤诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。短的時(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 導(dǎo)入過(guò)程完成后，全部受體細(xì)胞都能攝導(dǎo)入過(guò)程完成后，全部受體細(xì)胞都能攝入重組入重組DNADNA分子嗎？分子嗎？ 真正能攝入重組真正能攝入重組DNADNA分子的受體細(xì)胞很少分

41、子的受體細(xì)胞很少 要對(duì)受體細(xì)胞作怎樣的處理？要對(duì)受體細(xì)胞作怎樣的處理？ 對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測(cè)檢測(cè) 怎樣進(jìn)行檢測(cè)？怎樣進(jìn)行檢測(cè)？ 通過(guò)目的基因上的標(biāo)記基因，進(jìn)行篩選通過(guò)目的基因上的標(biāo)記基因，進(jìn)行篩選和檢測(cè)和檢測(cè)4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定 檢測(cè)：（分子水平）檢測(cè)：（分子水平） 檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入上是否插入了目的基因：了目的基因： 方法方法DNA分子雜交分子雜交 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA： 方法方法DNA分子雜交分子雜交 檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：檢測(cè)

42、目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)： 方法方法抗原抗原抗體雜交抗體雜交 （如果有，表示目的基因已經(jīng)進(jìn)行了翻譯）（如果有，表示目的基因已經(jīng)進(jìn)行了翻譯）DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù) 分子探針：核酸分子探針是指分子探針：核酸分子探針是指特定的已知核特定的已知核酸片段酸片段（目的基因片段），能與互補(bǔ)核酸序（目的基因片段），能與互補(bǔ)核酸序列列退火雜交退火雜交，用于用于對(duì)待測(cè)核酸樣品中特定基對(duì)待測(cè)核酸樣品中特定基因順序的探測(cè)。因順序的探測(cè)。 滿足條件：滿足條件： （1）必須是單鏈；）必須是單鏈； （2）帶有容易被檢測(cè)出來(lái)的標(biāo)記物（如）帶有容易被檢測(cè)出來(lái)的標(biāo)記物（如放射性同位素標(biāo)記）。放射性同位素標(biāo)記）。 核酸分子

43、雜交實(shí)質(zhì)上是用核酸分子雜交實(shí)質(zhì)上是用已知序列的已知序列的DNA或或RNA片段作為探針片段作為探針與待測(cè)樣品的與待測(cè)樣品的DNA或或RNA序列進(jìn)行核酸分子雜交。序列進(jìn)行核酸分子雜交。DNA分子雜交示意圖分子雜交示意圖 如果顯示出雜交帶，就表明待測(cè)樣品含有如果顯示出雜交帶，就表明待測(cè)樣品含有目的基因或目的基因已經(jīng)轉(zhuǎn)錄。目的基因或目的基因已經(jīng)轉(zhuǎn)錄。DNA分子雜交示意圖分子雜交示意圖 用用DNA分子雜交技術(shù)可鑒定兩個(gè)物種之間的分子雜交技術(shù)可鑒定兩個(gè)物種之間的親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。將兩種生物的將兩種生物的DNA分子的分子的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)

44、的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒(méi)有互補(bǔ)堿基在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒(méi)有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。如果如果雜合部位多，則親緣關(guān)系近，反之則遠(yuǎn)雜合部位多，則親緣關(guān)系近，反之則遠(yuǎn)。4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定 鑒定：（個(gè)體水平）鑒定：（個(gè)體水平） 抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)檢測(cè)菌落中

45、是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有物。淘汰無(wú)表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物四、基因工程的應(yīng)用四、基因工程的應(yīng)用 （三）、基因治療曙光初照（三）、基因治療曙光初照轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻（綠色植株）與轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻（綠色植株）與對(duì)照（黃色枯萎植株）對(duì)照（黃色枯萎植株）轉(zhuǎn)基因番木瓜轉(zhuǎn)基因番木瓜 抗環(huán)斑病毒抗環(huán)斑病毒遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米(左左)與與Bt玉米玉米(右右) 富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)基

46、因矮牽牛呈現(xiàn)出原本沒(méi)有的花色變異轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出原本沒(méi)有的花色變異（左側(cè)為對(duì)照，中間和右側(cè)為轉(zhuǎn)基因后的變異）（左側(cè)為對(duì)照，中間和右側(cè)為轉(zhuǎn)基因后的變異）轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄（左）和普通番茄（右）轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄（左）和普通番茄（右）轉(zhuǎn)乙肝抗原基因的西紅柿預(yù)防乙肝轉(zhuǎn)乙肝抗原基因的西紅柿預(yù)防乙肝利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 玫瑰花沒(méi)有產(chǎn)生藍(lán)色色素的基因，無(wú)法生長(zhǎng)藍(lán)色花瓣。雖然玫瑰有5000多年的人工栽培歷史，迄今已培育出2500多個(gè)品種,但始終沒(méi)有藍(lán)玫瑰的身影。 日本三得利公司耗資30億日元培育成藍(lán)玫瑰。他們從藍(lán)三葉草中提取藍(lán)色素基因，將藍(lán)花基因植入玫瑰花，培植出藍(lán)玫瑰。這株玫瑰的花瓣中所含的色素為藍(lán)色，

47、純度接近100%。 轉(zhuǎn)基因水稻轉(zhuǎn)基因水稻“金大米金大米” , ,含豐富維生素含豐富維生素A A 和鐵元素。和鐵元素。利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 這種西紅柿不易腐爛，不僅便于運(yùn)輸、貯藏，還可使其留在植株成長(zhǎng)更長(zhǎng)時(shí)間，充分吸收陽(yáng)光，完全成熟后再運(yùn)到市場(chǎng)銷售，能保存良久并仍然具有“夏日成熟的滋味” 。利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物目的基因目的基因抗蟲(chóng)基因抗蟲(chóng)基因抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥抗立枯絲核菌抗立枯絲核菌( (真菌真菌) )的煙草的煙草抗鹽堿和干旱作物抗鹽堿和干旱作物耐寒的番茄耐寒的番茄抗除草劑的大豆抗除草劑的大豆富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)基因延遲番茄轉(zhuǎn)基

48、因延遲番茄轉(zhuǎn)基因牽?；ㄞD(zhuǎn)基因牽?；˙t毒蛋白基因毒蛋白基因病毒外殼基因和病毒復(fù)制酶基因病毒外殼基因和病毒復(fù)制酶基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因抗凍蛋白基因抗凍蛋白基因抗除草劑基因抗除草劑基因富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因控制番茄果實(shí)成熟的基因控制番茄果實(shí)成熟的基因植物花青素代謝有關(guān)的基因植物花青素代謝有關(guān)的基因植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖細(xì)細(xì)胞胞基因基因分離分離目的基因載目的基因載體（質(zhì)粒）體（質(zhì)粒）基因?qū)胼d體基因?qū)胼d體（重組質(zhì)粒）（

49、重組質(zhì)粒）受體受體細(xì)胞細(xì)胞組織或組織或細(xì)胞細(xì)胞目目的的基基因因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍轉(zhuǎn)化法基因槍轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化組織轉(zhuǎn)化組織或細(xì)胞或細(xì)胞轉(zhuǎn)化與未轉(zhuǎn)化與未轉(zhuǎn)化植株轉(zhuǎn)化植株轉(zhuǎn)基因植株轉(zhuǎn)基因植株選優(yōu)選優(yōu)篩選篩選移苗入土移苗入土 什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？ 是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲绞侵赴讶嘶虿溉閯?dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物哺乳動(dòng)物( (如鼠、兔、羊和豬如鼠、兔、羊和豬) )的受精卵的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體里，目的基因若與受精卵染色體DNADNA整整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞

50、中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 轉(zhuǎn)基因鮭魚(yú)轉(zhuǎn)基因鮭魚(yú)(上上)與同與同年齡的野生鮭魚(yú)年齡的野生鮭魚(yú)(下下) 乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛轉(zhuǎn)基因牛( (阿根廷阿根廷) )l“轉(zhuǎn)基因熒光豬轉(zhuǎn)基因熒光豬”不含膽固醇的轉(zhuǎn)基因小鼠不含膽固醇的轉(zhuǎn)基因小鼠熒光斑馬魚(yú)熒光斑馬魚(yú)熒光熱帶魚(yú)熒光熱帶魚(yú)轉(zhuǎn)基因幼猴和母親轉(zhuǎn)基因幼猴和母親 首只轉(zhuǎn)基因猴降生首只轉(zhuǎn)基因猴降生轉(zhuǎn)基因蝴蝶轉(zhuǎn)基因蝴蝶 為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)為什

51、么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？場(chǎng)所呢？ 1 1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。代謝反應(yīng)。 2 2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過(guò)充分的修飾易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過(guò)充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。加工，具有穩(wěn)定的生物活性。 3 3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。 在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如

52、胰島素、在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提取？ 藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。 傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)有哪些？傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)有哪些？ 由于受原料來(lái)源的限制，價(jià)格十分昂貴。由于受原料來(lái)源的限制，價(jià)格十分昂貴。 可利用什么方法來(lái)解決上述問(wèn)題？可利用什么方法來(lái)解決上述問(wèn)題？ 利用基因工程方法制造利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”，可高效，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，胰腺中提取，

53、100Kg100Kg胰腺只能胰腺只能提取提取4-5g4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿素基因?qū)氪竽c桿菌，每菌，每2000L2000L培養(yǎng)培養(yǎng)液就能產(chǎn)生液就能產(chǎn)生100g100g胰胰島素！使其價(jià)格降島素！使其價(jià)格降低了低了30%-50%!30%-50%!干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對(duì)治療某些癌癥種抗病毒的特效藥。此外干擾素對(duì)治療某些癌癥和白血病

54、也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，從人血中提取干從人血中提取干擾素，擾素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！1980198019821982年，科學(xué)家用年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素。通母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素。通過(guò)基因工程的方式創(chuàng)造了能合過(guò)基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg1Kg的培養(yǎng)液可提取的培養(yǎng)液可提取202040mg40mg干擾干擾素。素。 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注治療侏儒

55、癥的唯一方法，是向人體注射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素的獲得很困射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素的獲得很困難。以前，要獲得生長(zhǎng)激素，需解剖難。以前，要獲得生長(zhǎng)激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長(zhǎng)激素。中提取生長(zhǎng)激素。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長(zhǎng)現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。人們從生長(zhǎng)激素。人們從 450 L450 L大腸桿菌培大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6 6萬(wàn)具萬(wàn)具尸體的全部產(chǎn)量。尸體的全部產(chǎn)量。 （三）、基因治療曙光初照（三）、基因治療曙光

56、初照 基因診斷：也稱為基因診斷：也稱為DNADNA診斷或基因探針技術(shù)，診斷或基因探針技術(shù)，即在即在DNADNA水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。定的疾病進(jìn)行診斷。 探針制備：放射性同位素探針制備：放射性同位素( (如如3232P)P)、熒光分、熒光分子等標(biāo)記的子等標(biāo)記的DNADNA分子；分子； 原理：利用原理：利用DNADNA分子雜交原理；分子雜交原理；互補(bǔ)的互補(bǔ)的DNADNA單鏈單鏈能夠在一定條件下能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈結(jié)合成雙鏈，即能，即能夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異特異的，即嚴(yán)格的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針已知基因的核苷