基因工程（上課用）-完整版PPT

1、基因工程簡介第六章 第二節(jié)生物體表現(xiàn)不同的性狀是因為基因特異性表達的結果青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素青霉素家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用豆科植物的根瘤菌能夠固定空氣中的氮設想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？設想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設想三經(jīng)過多年的努力，科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術基因工程。轉基因羊具有生長快、毛質(zhì)、肉質(zhì)好、疾病少及耐粗飼料等優(yōu)點。在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活潑的小猴“安迪”。通過對“安迪”的研究我們可以簡單地引進如老年性癡呆病的基因、帕金森病基因等，加快針對這類

2、疾病疫苗的開發(fā)研究。 一 基因工程的基本內(nèi)容主要內(nèi)容（一）基因工程的概念（二）基因操作的工具（三）基因操作的基本步驟 基因工程又叫 ( )或( ) 。該技術是在（），通過對DNA分子進行人工（），對生物的基因進行（），然后導入（）內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)（），產(chǎn)生出人類所需要的（）。（一）基因工程的概念基因拼接技術DNA重組技術生物體外改造和重新組合受體細胞“剪切”和“拼接”基因產(chǎn)物表達（一）基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切 拼接 導入 表達實質(zhì)基因重組基因工程能否定向的改

3、變生物的性狀？能基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么？基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA連接關鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細胞解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？（二）基因操作的工具關鍵步驟一的工具：關鍵步驟二的工具：關鍵步驟三的工具：基因的剪刀限制性核酸內(nèi)切酶基因的針線DNA連接酶基因的運載工具運載體基因的剪刀限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）（二）基因操作的工具1.分布：

4、主要分布在微生物中.2.作用：識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。3.作用特點：特異性。4.種類:200多種閱讀102頁基因的剪刀,回答問題:1.分布2.作用 3.作用特點4.種類基因的剪刀限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）（二）基因操作的工具 大腸桿菌(EcoRI)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶基因的剪刀限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）（二）基因操作的工具限制酶重播什么叫黏性末端？（二）基因操作的工具 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。閱讀103頁基因的針線回答:1.什么是黏性

5、末端2.針線的作用部位要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？（二）基因操作的工具要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？ 會產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了?；虻尼樉€DNA連接酶（二）基因操作的工具 DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。連接的部位：磷酸二酯鍵（梯子的扶手），不是氫鍵（梯子的踏板） 結果：兩個相同的黏性未端的連接 外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)

6、？（二）基因操作的工具導入過程需要運輸工具運載體。運載體的作用有哪些？作用一：作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉移到受體細胞(棉花細胞)中去。作用二：利用運載體在受體細胞(棉花細胞)內(nèi)，對外源基因(抗蟲基因)進行大量復制。（二）基因操作的工具1.運載體具備的條件1）能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存。2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標記基因，便于進行篩選。 如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應的基因等。1.作為運載體必須具備哪些條件？2.常用的運載體有哪些（二）基因操作的工具2.常用的運載體主要： 質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒質(zhì)粒：（二）基因操作的工具1.存在：細菌、酵母菌

7、等生物中2.概念：質(zhì)粒是染色體外能夠進行自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子3.本質(zhì)：DNA分子 質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。 1.存在部位2.概念3.本質(zhì)大腸桿菌的質(zhì)粒：（二）基因操作的工具 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標記基因。質(zhì)粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。小結:基因工程的概念是什么？基因操作的工具酶有幾種？分別是什么？基因的剪刀是什么？其主要作用是什么？基因的針線是什么？其主要作用是什么？基因的運輸工具是什么？運載體必須具備的條件是什么？最常用的運載體是什么？質(zhì)粒的結構是什么?1）以下說法正確的是 （ ） A、所有的限

8、制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體 C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接 D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C練習2）不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是 A、能復制 （ ） B、有多個限制酶切點 C、具有標記基因 D、它是環(huán)狀DNAD練習四個基本步驟：（三）基因操作的基本步驟一.提取目的基因二.目的基因與運載體結合三.將目的基因?qū)胧荏w細胞四.目的基因的檢測和表達基因工程過程示意圖從細胞中分離出DNA限制酶截取DNA片斷分離大腸桿菌中的質(zhì)粒 DNA重組用重組質(zhì)粒轉化大腸桿菌培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因步驟一.提取目的基因（三）基因

9、操作的基本步驟1.目的基因概念 目的基因是人們所需要的特定基因。舉例: 如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗?。共《?、抗細菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。2.目的基因的提取方法直接分離基因人工合成基因2)反轉錄法3)根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：1)鳥槍法(原核細胞)(真核細胞)1）鳥槍法（散彈射擊法）： 用( )將( )中的(）切成許多片段，將這些片段分別（），然后通過運載體分別轉入（），讓供體細胞提供的外源DNA的所有片段分別在各個（）中（）（即擴增），從中找出（）的細胞，再利用一定方法將目的基因的DNA片段分離出來。限制酶供體細胞DNA載入運載體不

10、同的受體細胞受體細胞大量復制含有目的基因2）反轉錄法： 以目的基因轉錄成的信使RNA為模板，反轉錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。目的基因的mRNA單鏈DNA(DNA)雙鏈DNA(即目的基因)反轉錄合成酶3）根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法 ： 根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應的信使RNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測出它的結構基因的核苷酸序列，再通過化學方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結構基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學合成上述三種目的基因提取的方法有何優(yōu)缺點？優(yōu)點缺點鳥槍法反轉錄法根據(jù)已知氨基

11、酸合成DNA法僅限于合成核苷酸對較少的簡單基因操作簡便廣泛使用工作量大，有盲目性專一性強操作過程麻煩，mRNA很不穩(wěn)定，要求的技術條件較高專一性強步驟二：目的基因與運載體結合 1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。 2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。 3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）步驟二：目的基因與運載體結合1.常用的受體細胞： 有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞等。(支原體不是)2.將目的基因?qū)胧荏w細胞的原理借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。步驟三：目的基因?qū)?/p>

12、受體細胞 1）將細菌用CaCl2處理，以增大細菌細胞壁的通透性。 2）使含有目的基因的重組質(zhì)粒進入受體細胞。 3）目的基因在受體細胞內(nèi)，隨其繁殖而復制，由于細菌繁殖的速度非?？?，在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。步驟四：目的基因的檢測和表達四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因思考目的基因的檢測與表達回答:1.如何判斷受體細胞是否獲得目的基因2.重組DNA進入受體細胞后,如何證明其在受體細胞完成了表達1、檢測：通過 檢測標記基因的有無,來判斷目的基因是否導入。2、表達：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達。 不能，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達。思考:受體細胞攝

13、入DNA分子后就說明目的基因完成了表達嗎？若不能表達，要對抗蟲基因再進行修飾。(修飾的是什么?)小結:練習:1在基因工程中用來修飾改造生物基因的工具是（ ）A、限制酶和連接酶B、限制酶和水解酶C、限制酶和運載體 D、連接酶和運載體A2下列粘性末端屬于同一種限制酶切割而成的是 （ ） -T-C-G- -C-A- -A-G-C-T-T-A-A- -G-T-T-C-C-A- -A-A-T-T-C- -A-G-C-T-T-C- -G- -A-G-A、 B、 C、 D、 B3圖示限制酶切割某DNA的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列及切點是( )A.CTTAAG，切點在C和T之間 B.CTTAA

14、G，切點在G和A之間C.GAATTC，切點在G和A之間D.GAATTC，切點在C和T之間C4下圖示某DNA片段，有關該圖的敘述中，不正確的是（ ）A可形成DNA的基本組成單位B在DNA中特定排列順序可代表遺傳信息C某限制性內(nèi)切酶可選擇作為切點DDNA連接酶可連接處斷裂的化學鍵C5下列說法正確的是 （ ）A.DNA連接酶最初是從人體細胞中發(fā)現(xiàn)的B.限制酶的切口一定是GAATTC堿基序列C.質(zhì)粒是基因工程中唯一用做運載目的基因的運載體D.利用運載體在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制的過程可稱為“克隆”D6質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體，它的主要特點是 （）能自主復制 不能自主復制 結構很小 蛋白質(zhì) 環(huán)狀RNA分子環(huán)狀DNA 能“友好”地“借居” A. B. C. D. C7限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點是 GGATCC， 在質(zhì)粒上有酶的一個切點， 請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。8有關基因工程的敘述中，錯誤的是（ ） A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來 B、 限制性內(nèi)切酶可用于目的基因的獲得