選修3基因工程的概述1112

1、選修三 現(xiàn)代生物科技專題 第一章：基因工程第一章：基因工程 第二章：細(xì)胞工程第二章：細(xì)胞工程 第三章：胚胎工程第三章：胚胎工程 第四章：生態(tài)工程第四章：生態(tài)工程 基因工程基因工程科技探索之路：科技探索之路：1.1 DNA重組技術(shù)的重組技術(shù)的基本工具基本工具1.2 基因工程的基本操作基因工程的基本操作程序程序1.3 基因工程的基因工程的應(yīng)用應(yīng)用1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素青霉素青霉素基因決定性狀（二）v家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用基因決定性狀（三）v豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮豆

2、科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮定向基因改造設(shè)想 能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？的氮？能否讓細(xì)菌能否讓細(xì)菌“吐出吐出”蠶絲？蠶絲？能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？素等珍貴的藥物？甲生物甲生物乙生物乙生物取出優(yōu)秀取出優(yōu)秀基因基因“剪切剪切”“拼接拼接”新類型新類型表達(dá)表達(dá)新的生物產(chǎn)品新的生物產(chǎn)品基基因因敲敲除除技技術(shù)術(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因技技術(shù)術(shù)生物生物新類型新類型敲敲除除不不利利基基因因新的生物產(chǎn)品新的生物產(chǎn)品第一節(jié)第一節(jié) 基因工程的概述基因工程的概述 又叫基因拼接技術(shù)或又叫基因拼接技術(shù)或DNADNA重組技術(shù)

3、重組技術(shù)。指在指在體外體外通過(guò)通過(guò)人工人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”等方法，對(duì)生物的等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行基因進(jìn)行改造和重新組合改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞，并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類需要，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。的基因產(chǎn)物的技術(shù)。一、一、 什么是基因工程什么是基因工程 獲得人類所需的基因產(chǎn)物獲得人類所需的基因產(chǎn)物 結(jié)結(jié) 果果 剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)剪切、拼接、導(dǎo)入、表達(dá)基本過(guò)程基本過(guò)程 DNA DNA分子水平分子水平操作水平操作水平 基基 因因操作對(duì)象操作對(duì)象 生物體外生物體外操作環(huán)境操作環(huán)境基因拼接技術(shù)、基因拼接技術(shù)、

4、DNADNA重組技術(shù)等重組技術(shù)等 別別 名名 在基因工程誕生的道路上，出現(xiàn)那些理論基礎(chǔ)和技術(shù)呢？在基因工程誕生的道路上，出現(xiàn)那些理論基礎(chǔ)和技術(shù)呢？生物化學(xué)生物化學(xué)分子生物學(xué)分子生物學(xué)微生物學(xué)微生物學(xué)催生催生1 1、DNADNA是遺傳物是遺傳物質(zhì)的證明質(zhì)的證明（艾弗里艾弗里）科技探索之路科技探索之路（一）基因工程的理論發(fā)展（一）基因工程的理論發(fā)展1943 美美 Avery 肺肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)等。驗(yàn)等。梅塞爾松、斯塔爾梅塞爾松、斯塔爾沃森、克里克沃森、克里克2 2、DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) 和中心法則的確立和中心法則的確立中心法則中心法則科技探索之路科技探索之路3 3、

5、遺傳密碼的破譯、遺傳密碼的破譯遺遺 傳傳 密密 碼碼 表表科技探索之路科技探索之路、基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)、基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn) 基因是可以轉(zhuǎn)移的?；蚴强梢赞D(zhuǎn)移的。質(zhì)粒質(zhì)粒、工具酶的發(fā)現(xiàn)、工具酶的發(fā)現(xiàn)基因是可切割的。基因是可切割的。 限制性限制性 內(nèi)切酶內(nèi)切酶、DNADNA合成和合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明測(cè)序技術(shù)的發(fā)明DNADNA合成儀合成儀、DNADNA體外重體外重組的實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)伯伯格格科技探索之路科技探索之路5、1988年，年， 美美 K.Mullis發(fā)明發(fā)明PCR技術(shù)技術(shù)6 6、第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因植物問(wèn)世、第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因植物問(wèn)世1980 1980 科學(xué)家通過(guò)顯微科學(xué)家通過(guò)顯微注射

6、培育出世界第一個(gè)轉(zhuǎn)基因小鼠。注射培育出世界第一個(gè)轉(zhuǎn)基因小鼠。19831983，科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化，科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草。法，培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草。實(shí)現(xiàn)了一種生物實(shí)現(xiàn)了一種生物的某些性狀在另一的某些性狀在另一種生物中表達(dá)；種生物中表達(dá)；問(wèn)題探討：?jiǎn)栴}探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。合成毒蛋白的基因。讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴細(xì)胞中表達(dá)，可培育出抵抗棉鈴蟲(chóng)害的抗蟲(chóng)棉。蟲(chóng)害的抗蟲(chóng)棉。想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？想一想需要做哪些關(guān)鍵工作？蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌毒蛋

7、白毒蛋白蘇云金芽孢桿菌蘇云金芽孢桿菌思考：思考：自然界是否存在一種生物的自然界是否存在一種生物的DNADNA進(jìn)入另一生物的情況？進(jìn)入另一生物的情況？動(dòng)物容易讓外來(lái)動(dòng)物容易讓外來(lái)DNADNA侵入自身而得以遺傳嗎？侵入自身而得以遺傳嗎？為什么？為什么？單細(xì)胞生物，容易遭到入侵嗎？單細(xì)胞生物，容易遭到入侵嗎？單細(xì)胞生物并沒(méi)有在進(jìn)化中滅絕，而是產(chǎn)生了一些特殊的酶來(lái)防范。這些酶應(yīng)該單細(xì)胞生物并沒(méi)有在進(jìn)化中滅絕，而是產(chǎn)生了一些特殊的酶來(lái)防范。這些酶應(yīng)該有什么有什么特點(diǎn)？特點(diǎn)？一、限制性核酸內(nèi)切酶一、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”主要來(lái)源：主要來(lái)源：種類與命名：種類與命名：作用特點(diǎn)：作用特點(diǎn)：4.

8、4.限制酶識(shí)別序列限制酶識(shí)別序列5.5.作用結(jié)果：作用結(jié)果：種類與命名：種類與命名： 現(xiàn)在已經(jīng)從約現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶種限制性內(nèi)切酶(限制酶限制酶)。粘質(zhì)沙雷氏桿菌粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratia marcesens練習(xí)：流感嗜血桿菌的練習(xí)：流感嗜血桿菌的d d菌株菌株( Haemophilus influenzae d )( Haemophilus influenzae d )中先后分中先后分離到離到3 3種限制酶，則分別命名為種限制酶，則分別命名為: :Hind、Hind和和Hind磷酸磷酸二酯鍵二酯鍵識(shí)別識(shí)別DNADNA特定的序

9、列特定的序列, ,使使DNADNA分子鏈分子鏈的固定部位分開(kāi)。的固定部位分開(kāi)。. .黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端Bam HGTCCAGGCCTAGGATCC GGGATCCCCTAGGHindGTCGACCAGCTGGACCTG平端切口平端切口粘端切口粘端切口二、二、“分子縫合針?lè)肿涌p合針” DNA DNA連接酶連接酶催化磷酸二酯鍵形成催化磷酸二酯鍵形成DNADNA連接酶與連接酶與DNADNA聚合酶的比較聚合酶的比較DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA連接酶連接酶化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)作用部位作用部位模板模板磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵（單個(gè)脫氧核苷酸單個(gè)脫氧核苷酸+ +

10、片段片段“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”質(zhì)粒質(zhì)粒質(zhì)粒質(zhì)粒：裸露、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于：裸露、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，具有自我復(fù)細(xì)菌染色體之外，具有自我復(fù)制能力的雙鏈制能力的雙鏈環(huán)狀環(huán)狀DNADNA分子分子。1 1、至少有至少有一個(gè)（多個(gè)）限制酶切割位點(diǎn)一個(gè)（多個(gè)）限制酶切割位點(diǎn)，供外，供外源源DNADNA片段插入其中。片段插入其中。2 2、重組運(yùn)載體進(jìn)入受體細(xì)胞后（或整合到染色體、重組運(yùn)載體進(jìn)入受體細(xì)胞后（或整合到染色體、DNADNA上），上），在在受體細(xì)胞存在并進(jìn)行自我復(fù)制受體細(xì)胞存在并進(jìn)行自我復(fù)制。3 3、有特殊的遺傳標(biāo)記基因有特殊的遺傳標(biāo)記基因，如抗四環(huán)素、氨芐青霉素等標(biāo)記基，如抗四環(huán)素、氨

11、芐青霉素等標(biāo)記基因，供重組因，供重組DNADNA的鑒定和選擇。的鑒定和選擇。DNADNA重組技術(shù)的三件工重組技術(shù)的三件工具：具：限制性內(nèi)切酶、限制性內(nèi)切酶、DNADNA連接酶、連接酶、運(yùn)載體。運(yùn)載體?？偨Y(jié)總結(jié)質(zhì)粒質(zhì)粒目的基因目的基因限制性內(nèi)限制性內(nèi)切酶切酶連接酶連接酶重組質(zhì)粒重組質(zhì)粒1 1、科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技、科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)術(shù)基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是 A A 定向提取生物體定向提取生物體DNADNA分子分子 B B 定向地對(duì)定向地對(duì)DNADNA分子進(jìn)行分子進(jìn)行“剪切剪切”C C 定向地改造生物的遺傳性

12、狀定向地改造生物的遺傳性狀 D D 在生物體外對(duì)在生物體外對(duì)DNADNA分子進(jìn)行改造分子進(jìn)行改造練習(xí)鞏固練習(xí)鞏固2 2、下列哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常使用的用來(lái)運(yùn)載目、下列哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常使用的用來(lái)運(yùn)載目的基因的載體的基因的載體 A A 細(xì)菌質(zhì)粒細(xì)菌質(zhì)粒 B B 噬菌體噬菌體 C C 動(dòng)植物病毒動(dòng)植物病毒 D D 細(xì)菌核區(qū)的細(xì)菌核區(qū)的DNA DNA 3 3、限制酶在、限制酶在DNADNA的任何部位都能將的任何部位都能將DNADNA切開(kāi)嗎？以下是四切開(kāi)嗎？以下是四種不同限制酶切割形成的種不同限制酶切割形成的DNADNA片段片段, ,你能用你能用DNADNA連接酶將它連接酶將它們連接起來(lái)嗎？們連

13、接起來(lái)嗎？ CTGCA CTGCA G G G G ACGTC ACGTC AC AC TG TGGC GC CG CG G G CTTAA CTTAA GC GC CG CGGT GT CA CA AATTC AATTC G G 4 4、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的的DNADNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A.A.同種限制酶同種限制酶 B. B. 兩種限制酶兩種限制酶C.C.同種連接酶同種連接酶 D. D. 兩種連接酶兩種連接酶A A5.5.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是( )( ) A A、能復(fù)制

14、、能復(fù)制 B B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)、有多個(gè)限制酶切點(diǎn) C C、具有標(biāo)記基因、具有標(biāo)記基因 D D、它是環(huán)狀、它是環(huán)狀DNADNAD D感受高考感受高考1.1.已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNADNA分子上有分子上有3 3個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指。如果在該線性箭頭所指。如果在該線性DNADNA分子在分子在3 3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生a a、b b、c c、d d四種不同長(zhǎng)度的四種不同長(zhǎng)度的DNADNA片段。現(xiàn)有多個(gè)上述線性片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNADNA分分子，若在每個(gè)子，若在每個(gè)DNADNA分子上至

15、少有分子上至少有1 1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNADNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNADNA片段片段種類數(shù)是種類數(shù)是( (全國(guó)理綜全國(guó)理綜4)4)C本節(jié)內(nèi)容小結(jié)：本節(jié)內(nèi)容小結(jié)：1.知識(shí)梳理：知識(shí)梳理：DNA重組技術(shù)的基本工具：重組技術(shù)的基本工具：限制酶（分子手術(shù)刀）：限制酶（分子手術(shù)刀）：識(shí)別特定的核苷酸序列并切割兩核苷酸之識(shí)別特定的核苷酸序列并切割兩核苷酸之間的磷酸二酯鍵；間的磷酸二酯鍵；DNA連接酶（分子縫合針）：連接酶（分子縫合針）：連接兩核苷酸之間的磷酸二酯鍵；連接兩核

16、苷酸之間的磷酸二酯鍵；基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體（分子運(yùn)輸車）：基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體（分子運(yùn)輸車）：最常用的是細(xì)菌質(zhì)粒，最常用的是細(xì)菌質(zhì)粒，還有還有噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等?；蚬こ痰幕静僮鞒绦蚧蚬こ痰幕静僮鞒绦颍?）目的基因的獲?。┠康幕虻墨@?。?）（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）目的基因的檢測(cè)與鑒定）目的基因的檢測(cè)與鑒定基因基因表達(dá)載體表達(dá)載體的構(gòu)建的構(gòu)建一、教學(xué)目標(biāo)一、教學(xué)目標(biāo) 1.1.描述基因操作程序的四個(gè)步驟描述基因操作程序的四個(gè)步驟 2. 2.嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因工程的研究過(guò)程嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因工程的研究過(guò)程二、二、

17、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1. 1. 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 提取目的基因的方法提取目的基因的方法 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的途徑。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的途徑。 基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟?；蚬こ袒静僮鞒绦虻乃膫€(gè)步驟。 2. 2. 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 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。 利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。技術(shù)擴(kuò)增目的基因。探討問(wèn)題探討問(wèn)題1 1、獲取目的基因的方法有哪些？、獲取目的基因的方法有哪些？2 2、重組質(zhì)粒必須具備哪些的條件？、重組質(zhì)粒必須具備哪些的條件？3 3、將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法有哪些？、將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法有哪些？4

18、4、如何從不同水平上檢測(cè)和鑒定目的基因成功導(dǎo)入和表達(dá)？、如何從不同水平上檢測(cè)和鑒定目的基因成功導(dǎo)入和表達(dá)？一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取1.什么叫基因文庫(kù)？什么叫基因文庫(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DNA片斷，片斷，導(dǎo)入到導(dǎo)入到中，每個(gè)受體菌分別含有這中，每個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫(kù)。種生物的不同基因，稱為基因文庫(kù)?；蛭膸?kù)基因文庫(kù) 基因組文庫(kù)基因組文庫(kù)部分基因文庫(kù)部分基因文庫(kù)（cDNA文庫(kù)）文庫(kù)）小小大大某種生物的部分基因某種生物的部分基因某種生物的全部基因某種生物的全部基因補(bǔ)：原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)補(bǔ)：原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼

19、區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 與與RNARNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子 RNARNA聚合酶能夠識(shí)別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，并與其結(jié)合。聚合酶能夠識(shí)別調(diào)控序列中的結(jié)合位點(diǎn)，并與其結(jié)合。 轉(zhuǎn)錄開(kāi)始后，轉(zhuǎn)錄開(kāi)始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移動(dòng)，并以分子移動(dòng)，并以DNADNA分子的分子的一條鏈為模板合成一條鏈為模板合成RNARNA。 轉(zhuǎn)錄完畢后，轉(zhuǎn)錄完畢后，RNARNA鏈釋放出來(lái)，緊接著鏈釋放出來(lái)，緊接著RNARNA聚合酶也從聚合酶也從DNADNA模模板鏈上脫落下來(lái)。板鏈上脫落下來(lái)。補(bǔ)：真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)補(bǔ)：真核

20、細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與與RNARNA聚合酶聚合酶結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子啟動(dòng)子啟動(dòng)子終止子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 內(nèi)含子：內(nèi)含子： 外顯子：外顯子： 小小大大無(wú)無(wú)有有無(wú)無(wú)有有某種生物的部分基因某種生物的部分基因某種生物的全部基因某種生物的全部基因PCR多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 是一項(xiàng)生物是一項(xiàng)生物體外復(fù)制體外復(fù)制特定特定DNA片段的核酸合成片段的核酸合成技術(shù)技術(shù)。通過(guò)此技術(shù)，可獲取大

21、量的目的基因。通過(guò)此技術(shù)，可獲取大量的目的基因。模板DNA95PCRPCR的基本原理的基本原理PCRPCR反應(yīng)條件反應(yīng)條件PCRPCR過(guò)程過(guò)程PCRPCR的特點(diǎn)的特點(diǎn)50引物1引物2DNA引物PCRPCR的基本原理的基本原理PCRPCR反應(yīng)條件反應(yīng)條件PCRPCR過(guò)程過(guò)程PCRPCR的特點(diǎn)的特點(diǎn)引物1引物2DNA引物72Taq酶Taq酶PCRPCR的基本原理的基本原理PCRPCR反應(yīng)條件反應(yīng)條件PCRPCR過(guò)程過(guò)程PCRPCR的特點(diǎn)的特點(diǎn)72第1輪結(jié)束第2輪開(kāi)始PCRPCR的基本原理的基本原理PCRPCR反應(yīng)條件反應(yīng)條件PCRPCR過(guò)程過(guò)程PCRPCR的特點(diǎn)的特點(diǎn)955072TaqTaqTaq

22、TaqPCRPCR的基本原理的基本原理PCRPCR反應(yīng)條件反應(yīng)條件PCRPCR過(guò)程過(guò)程PCRPCR的特點(diǎn)的特點(diǎn)72第2輪結(jié)束a a、DNADNA變性（變性（90-9590-95）：雙鏈）：雙鏈DNADNA模板模板 在熱作用下，在熱作用下，_斷裂，形成斷裂，形成_b b、退火（、退火（復(fù)性復(fù)性55-6555-65）：系統(tǒng)溫度降低，引物與）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNADNA模板結(jié)模板結(jié)合，形成局部合，形成局部_。 c c、延伸（、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，從酶的作用下，從 引物的引物的55端端33端延伸，合成與模板互補(bǔ)端延伸，合成與模板互補(bǔ) 的的_。 氫鍵氫鍵單

23、鏈單鏈DNADNA雙鏈雙鏈DNADNA鏈鏈n 過(guò)程：過(guò)程：高溫變性、低溫退火、適溫延伸三步曲高溫變性、低溫退火、適溫延伸三步曲思考？思考？1 1個(gè)個(gè)DNADNA分子進(jìn)行分子進(jìn)行PCRPCR擴(kuò)增擴(kuò)增, ,循環(huán)循環(huán)4 4次，次，理論上至少需要幾個(gè)引物？理論上至少需要幾個(gè)引物？2（2n-1）(n為循環(huán)次數(shù)為循環(huán)次數(shù))（24-1）2=30PCR技術(shù)擴(kuò)增與技術(shù)擴(kuò)增與DNA復(fù)制的比較復(fù)制的比較PCRPCR技術(shù)技術(shù)DNADNA復(fù)制復(fù)制相相同同點(diǎn)點(diǎn)原理原理原料原料條件條件不不同同點(diǎn)點(diǎn)解 旋解 旋方式方式場(chǎng)所場(chǎng)所酶酶結(jié)果結(jié)果堿基互補(bǔ)配對(duì)堿基互補(bǔ)配對(duì)四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶DNAD

24、NA在高溫下變性解旋在高溫下變性解旋解旋酶催化解旋酶催化體外復(fù)制體外復(fù)制主要主要在細(xì)胞核內(nèi)在細(xì)胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的熱穩(wěn)定的DNADNA聚合酶聚合酶細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的DNADNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNADNA片段片段形成整個(gè)形成整個(gè)DNADNA分子分子基因較小，核苷酸序列已知，可以利用基因較小，核苷酸序列已知，可以利用DNA合成儀合成儀人工合成人工合成-不需要模板不需要模板二、基因二、基因表達(dá)載體表達(dá)載體的構(gòu)建的構(gòu)建 目的：目的： 使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用?；蚬こ痰暮诵幕蚬こ痰暮诵腶、目的基因、目的基因b、啟動(dòng)子、啟動(dòng)子c、終止子、

25、終止子d、標(biāo)記基因、標(biāo)記基因e、復(fù)制原點(diǎn)、復(fù)制原點(diǎn)表達(dá)載體啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子：位于基因的首端的一段特殊的位于基因的首端的一段特殊的DNADNA片斷，它是片斷，它是RNARNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA，最終獲最終獲得蛋白質(zhì)得蛋白質(zhì)終止子：終止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片斷，片斷，能終止能終止mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄標(biāo)記基因標(biāo)記基因的作用是的作用是為了為了鑒別鑒別受體細(xì)胞中是受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將有目的基因的細(xì)否含有目的基因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)胞篩

26、選出來(lái) 用一定的用一定的_切割切割 質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切 口，露出口，露出_。 用用_切斷目切斷目 的基因，使其產(chǎn)生的基因，使其產(chǎn)生_ _ _。 將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，處， 再加入適量再加入適量_，形成了一個(gè)重組，形成了一個(gè)重組 DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶相同的黏性末端相同的黏性末端切口切口DNADNA連接酶連接酶過(guò)程過(guò)程: :使用同種限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒，使其露出相同的黏性末端，再加入DNA連接酶。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)

27、化轉(zhuǎn)化 目的基因進(jìn)入目的基因進(jìn)入_內(nèi)，并且在內(nèi)，并且在 受體細(xì)胞內(nèi)維受體細(xì)胞內(nèi)維持持_和和_的過(guò)程的過(guò)程受體細(xì)胞受體細(xì)胞穩(wěn)定穩(wěn)定表達(dá)表達(dá)將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胫参锛?xì)胞植物細(xì)胞將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)雱?dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胛⑸锛?xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法顯微注射法顯微注射法CaCa2+2+處理法處理法（1 1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn)：特點(diǎn)： 易感染易感染雙子葉植物和裸子植物雙子葉植物和裸子植物，對(duì)，對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒(méi)有感染能力大多數(shù)單子葉植物沒(méi)有感染能力原理：原理： TiTi質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的T-DNAT

28、-DNA可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體的體細(xì)胞染色體的DNADNA上。上。轉(zhuǎn)化過(guò)程轉(zhuǎn)化過(guò)程: :TiTi質(zhì)粒質(zhì)粒目的基因目的基因構(gòu)建構(gòu)建表達(dá)表達(dá)載體載體導(dǎo)入導(dǎo)入植物植物細(xì)胞細(xì)胞插入插入植物細(xì)胞染植物細(xì)胞染色色DNADNA表達(dá)表達(dá)新性新性狀狀轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入農(nóng)桿農(nóng)桿菌菌 基因槍法又稱微彈轟擊基因槍法又稱微彈轟擊法，是法，是利用壓縮氣體產(chǎn)生的利用壓縮氣體產(chǎn)生的動(dòng)力動(dòng)力，將包裹在金屬顆粒表，將包裹在金屬顆粒表面的表達(dá)載體面的表達(dá)載體DNADNA打入受體打入受體細(xì)胞中細(xì)胞中，使目的基因與其整，使目的基因與其整合并表達(dá)的方法。合并表達(dá)的方法。（2 2）基因槍法）基因槍法

29、（3 3）花粉通道法）花粉通道法 植物花粉在柱頭上萌發(fā)植物花粉在柱頭上萌發(fā)后，花粉管要穿過(guò)花柱直通后，花粉管要穿過(guò)花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花植物受粉后，花粉形成的花粉管還未愈合前，剪去柱頭，粉管還未愈合前，剪去柱頭，然后，滴加然后，滴加DNADNA（含目的基（含目的基因），使目的基因借助花粉因），使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞。管通道進(jìn)入受體細(xì)胞。2.2.將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞（1 1）方法：顯微注射法）方法：顯微注射法（將基因表達(dá)載體提純，用顯微儀注（將基因表達(dá)載體提純，用顯微儀注射到射到受精卵受精卵中）中）常

30、用法常用法：CaCa2+2+處理處理常用菌常用菌：大腸桿菌大腸桿菌微生物作受體細(xì)胞原因：微生物作受體細(xì)胞原因：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)少繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)少過(guò)程：過(guò)程：CaCa2+2+處理大腸桿處理大腸桿菌菌感受態(tài)細(xì)感受態(tài)細(xì)胞胞表達(dá)載體與感表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞吸收吸收DNADNA3.3.將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞思考：為什么要用思考：為什么要用Ca2+處處理受體細(xì)胞？理受體細(xì)胞？用用CaCa2 2處理，增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性處理，增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性 四、目的基因的檢測(cè)與鑒定導(dǎo)入過(guò)程完成后，全部受體細(xì)胞都能攝導(dǎo)入

31、過(guò)程完成后，全部受體細(xì)胞都能攝 入重組入重組DNADNA分分子嗎？子嗎？1 12 2目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，是否都能穩(wěn)定維持和表達(dá)？目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，是否都能穩(wěn)定維持和表達(dá)？ 四、目的基因的檢測(cè)與鑒定青霉素抗性基因青霉素抗性基因四環(huán)素抗性基因四環(huán)素抗性基因大腸桿菌大腸桿菌四、目的基因的檢測(cè)與鑒定四、目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)檢測(cè): : 是否插入目的基因 是否轉(zhuǎn)錄 是否翻譯鑒定鑒定: : 分子水平鑒定 個(gè)體生物學(xué)水平鑒定1、鑒定分子水平的鑒定方法方法DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)1、鑒定分子水平的鑒定方法方法分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)過(guò)程過(guò)程: :用上述探針和轉(zhuǎn)基

32、因生物的用上述探針和轉(zhuǎn)基因生物的mRNAmRNA雜交雜交, ,若出現(xiàn)雜交帶若出現(xiàn)雜交帶, ,表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNAmRNA。1、鑒定分子水平的鑒定提取提取蘇云金桿菌蘇云金桿菌Bt毒素蛋白毒素蛋白將將Bt毒蛋白注射小鼠毒蛋白注射小鼠體內(nèi)體內(nèi)從小鼠血管抽出血液從小鼠血管抽出血液分離出抗分離出抗Bt毒素的抗毒素的抗體體抗體抗體蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 出現(xiàn)雜交出現(xiàn)雜交帶帶脫分化脫分化組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)2、鑒定個(gè)體水平的鑒定抗蟲(chóng)、抗病接種實(shí)驗(yàn)，活性比較實(shí)驗(yàn)抗蟲(chóng)、抗病接種實(shí)驗(yàn)，活性比較實(shí)驗(yàn)例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲(chóng)，如例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲(chóng)，如蟲(chóng)吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說(shuō)明未蟲(chóng)吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說(shuō)明未

33、攝入目的基因或攝入目的基因未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲(chóng)吃后中毒死亡，則說(shuō)表達(dá)。如蟲(chóng)吃后中毒死亡，則說(shuō)明攝入了抗蟲(chóng)基因并得到表達(dá)。明攝入了抗蟲(chóng)基因并得到表達(dá)。類型類型 步驟步驟檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)內(nèi)容方法方法結(jié)果顯示結(jié)果顯示分子分子檢測(cè)檢測(cè)第一步第一步目的基因目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)是否進(jìn)入受體細(xì)胞胞DNADNA分子雜交分子雜交（DNADNA和和DNADNA之間）之間）是否成功顯示出是否成功顯示出雜交雜交帶帶第二步第二步目的基因目的基因是否轉(zhuǎn)錄出是否轉(zhuǎn)錄出mRNAmRNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)（DNADNA和和mRNAmRNA之間）之間）是否成功顯示出是否成功顯示出雜交雜交帶帶第三步第三步目

34、的基因目的基因是否翻譯出蛋白是否翻譯出蛋白質(zhì)質(zhì)抗原抗原抗體雜交抗體雜交是否成功顯示出是否成功顯示出雜交雜交帶帶個(gè)體個(gè)體水平水平鑒定鑒定包括抗蟲(chóng)、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度；包括抗蟲(chóng)、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性的程度； 基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的活性比較，以確定功能是否相同等?；蚬こ坍a(chǎn)品與天然產(chǎn)品的活性比較，以確定功能是否相同等。歸納歸納: : 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1.獲取目的基因獲取目的基因u從基因文庫(kù)u利用PCRu化學(xué)方法人工合成2.構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體u目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基

35、因?qū)胧荏w細(xì)胞u轉(zhuǎn)化法（微生物）、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（植物）、顯微注射法（動(dòng)物）4.目的基因的檢測(cè)與鑒定目的基因的檢測(cè)與鑒定u檢測(cè)：是否插入、轉(zhuǎn)錄、翻譯課堂練習(xí)課堂練習(xí)1 1、因工程的操作步驟：、因工程的操作步驟： 使目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合，使目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合， 將目的將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，基因?qū)胧荏w細(xì)胞， 檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求， 提取目的基因，正確的操作順序是（提取目的基因，正確的操作順序是（ ） A. A. B. B. C. C. D. D. 2. 2. 工程是在工程是在DNADNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的，在基因操作的基本步驟分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的，在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是（中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是（ ） A. A. 人工合成基因人工合成基因 B. B. 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 C. C. 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D. D. 目的基因的檢測(cè)和表達(dá)目的基因的檢測(cè)和表達(dá) C CC C3. 3. 科學(xué)家通過(guò)基因工程培育抗蟲(chóng)棉時(shí)，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲(chóng)基因科學(xué)家通過(guò)基因工程培育抗蟲(chóng)棉時(shí)，需要從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲(chóng)基因，“放入放入”棉花的細(xì)胞中與棉花的棉花的細(xì)胞中與棉花的DNADNA結(jié)合起來(lái)并發(fā)揮作用，請(qǐng)回答下列