基因工程-誕生、原理、技術(shù)、應(yīng)用課件

1、專題一 基因工程高考考綱要求:（1）基因工程的誕生 （2）基因工程的原理及技術(shù) （3）基因工程的應(yīng)用 （4）蛋白質(zhì)工程 實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定專題一 基因工程一、基因工程的定義按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。供體生物目的基因剪切和拼接，建構(gòu)重組DNA分子受體細(xì)胞也稱基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)二、基因工程的理論依據(jù)DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，不同生物的DNA的基本單位和結(jié)構(gòu)相同中心法則：DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制基因是遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位各種生物共用一套遺傳密碼三、DNA重組技術(shù)的基

2、本工具1、限制性核酸內(nèi)切酶分子手術(shù)刀來(lái)源：主要從原核生物中分離提純特點(diǎn)：高度的專一性多樣性識(shí)別并切割特定的某種核苷酸序列已經(jīng)分離出4000種作用：識(shí)別雙鏈DNA分子上某種特定的核苷酸序列，含有48個(gè)核苷酸中心軸線兩側(cè)的堿基反向?qū)ΨQ重復(fù)排列如EcoR酶，從中軸線兩側(cè)切開(kāi)，如Sma 酶，沿中軸線處切開(kāi)，平切：錯(cuò)位切：形成平末端形成黏性末端并使每條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體“分子運(yùn)輸車”作用：將目的基因（外源基因）送入受體細(xì)胞條件：有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制，或者能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA同步復(fù)制帶有標(biāo)記基因，便于甄別和篩

3、選安全，對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害大小合適，方便操作種類：質(zhì)粒（經(jīng)人工改造，常用）、噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒、農(nóng)桿菌等四、基因工程的基本操作程序1、目的基因的獲取從基因組文庫(kù)中獲取目的基因?qū)⒛成锏幕蚪M進(jìn)行切割，獲得一批長(zhǎng)度為1520kb的DNA片段將上述DNA片段分別與運(yùn)載體結(jié)合，再分別導(dǎo)入受體菌群體的各細(xì)胞中儲(chǔ)存、復(fù)制需要時(shí)通過(guò)一定方法從基因組文庫(kù)中獲取目的基因構(gòu)建成該生物的基因組文庫(kù)限制酶直接提取后利用PCR技術(shù)擴(kuò)增而獲取目的基因以探針從生物細(xì)胞中提取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因人工合成目的基因DNA合成儀合成雙鏈DNA（目的基因）堿基序列已知測(cè)定某蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序利用密碼子表推測(cè)m

4、RNA中堿基排列順序DNA反義鏈的堿基排列順序利用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則推測(cè)化學(xué)合成真核生物的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)外顯子內(nèi)含子初級(jí)mRNA翻譯蛋白質(zhì)啟動(dòng)子終止子轉(zhuǎn)錄加工成熟mRNAPCR技術(shù)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）人工擴(kuò)增DNA技術(shù)引物原理：DNA的半保留復(fù)制反應(yīng)系統(tǒng)：微量DNA樣品DNA聚合酶4種游離的脫氧核糖核苷酸模板dATP、dTTP、dGTP、dCTP人工合成的含有20個(gè)堿基 的核苷酸序列（過(guò)量）（過(guò)量）PCR技術(shù)與體內(nèi)DNA復(fù)制的區(qū)別： 1. PCR不需要DNA解旋酶；體內(nèi)DNA復(fù)制需要； 2. PCR需要耐熱的DNA聚合酶（常用TaqDNA聚合酶），而生物體內(nèi)的聚合酶在高溫時(shí)會(huì)變性；

5、 3. PCR一般可以經(jīng)歷三十多次循環(huán)，短時(shí)間內(nèi)形成大量DNA片段；而生物體內(nèi)DNA復(fù)制需要生物體自身的復(fù)制，形成整個(gè)DNA分子。 2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建一個(gè)基因表達(dá)載體包括：?jiǎn)?dòng)子目的基因終止子標(biāo)記基因其他RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)， 驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄使受體生物表現(xiàn)出更符合人類 需求的性狀結(jié)束轉(zhuǎn)錄鑒別篩選出含目的基因的受體細(xì)胞使目的基因穩(wěn)定存在并遺傳使目的基因表達(dá)和發(fā)揮作用如復(fù)制原點(diǎn)、運(yùn)載體上原有的基因（最核心步驟）基因槍法（適用于單子葉植物）花粉管法柱頭子房壁胚珠萌發(fā)的花粉?；ǚ酃芫寺鸭?xì)胞極核目的基因簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)（2）將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞顯微注射技術(shù)提純表達(dá)載體顯微注射儀注射受體動(dòng)物受精卵移

6、植雌性動(dòng)物輸卵管或子宮內(nèi)發(fā)育具有新性狀的動(dòng)物（轉(zhuǎn)基因動(dòng)物）（3）將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常態(tài)細(xì)菌Ca2+處理感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體DNA細(xì)菌吸收被轉(zhuǎn)化的細(xì)菌（含目的基因）混合4、目的基因的檢測(cè)與鑒定以被標(biāo)記的目的基因作探針，與轉(zhuǎn)基因生物基因組DNA雜交，觀察是否出現(xiàn)雜交帶以被標(biāo)記的目的基因作探針，與轉(zhuǎn)基因生物提取出的mRNA雜交，觀察是否出現(xiàn)雜交帶檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)（抗原）刺激產(chǎn)生相應(yīng)抗體從轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)提取蛋白質(zhì)抗原 抗體雜交觀察是否出現(xiàn)雜交帶檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的性狀抗原 抗體雜交技術(shù)觀察或測(cè)定是否出現(xiàn)目的基因所決定的性狀抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等人胰島細(xì)胞胰島素mRNABC胰島素是治療糖尿病的重要藥物。下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素時(shí)擴(kuò)增目的基因的過(guò)程。請(qǐng)據(jù)圖回答。（1）人體內(nèi)能產(chǎn)生胰島素mRNA的細(xì)胞是 細(xì)胞，不能利用人的皮膚細(xì)胞來(lái)完成過(guò)程的理由是，檢測(cè)胰島素mRNA常用的技術(shù)是。