基因工程概述課件

第一節(jié)基因工程概述定向改造基因設(shè)想

設(shè)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(shè)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(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程?；蚬こ痰恼Q生和發(fā)展艾弗里：證明ＤＮＡ是主要的遺傳物質(zhì)沃森和克里克：闡明ＤＮＡ雙螺旋結(jié)構(gòu)尼倫貝格：破譯遺傳密碼1973年:美\科恩：將兩種不同來源的ＤＮＡ分子進行體外重組，并首次實現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達，創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù)--基因工程。概念的把握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(jié)果優(yōu)點本質(zhì)DNA重組技術(shù)體外基因分子水平獲得人類需要的基因產(chǎn)物剪切→

拼接→導(dǎo)入

→

表達定向改造生物基因重組基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？導(dǎo)入普通棉花(無抗蟲基因)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)重組DNA形成關(guān)鍵步驟一：關(guān)鍵步驟二：關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來形成重組DNA分子重組DNA導(dǎo)入受體(棉花)細胞解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？（二）基因工程的工具——酶和載體

關(guān)鍵步驟一的工具：

關(guān)鍵步驟二的工具：

關(guān)鍵步驟三的工具：

“分子手術(shù)刀”—限制性內(nèi)切酶“分子針線”—DNA連接酶

“分子運輸車”—載體１、“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶限制酶

大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開DNA。思考：①限制酶所識別的序列有什么特點？②限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？③什么叫黏性末端？思考：①限制酶所識別的序列有什么特點？限制酶所識別的序列，都具有回文序列。②限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？任何一種限制酶都只識別和切斷特定的核苷酸序列，這是由限制酶的性質(zhì)所決定的。③什么叫黏性末端？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。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。２、“分子針線”——DNA連接酶

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，是把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子才能形成。思考：DNA連接酶連接的是什么部位？AATTGCCTTAAG３、運載工具－載體

要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的目的基因在乙生物體內(nèi)進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去。能將外源基因送入細胞的工具就是載體。將外源基因送入受體細胞。

①作用：②條件：（1）能夠在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。（2）具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接。（3）具有某些標記基因，便于進行篩選。如對抗生素的抗性基因、產(chǎn)生具有顏色反應(yīng)的基因等。③常用種類：質(zhì)粒、噬菌體和一些動植物病毒。大腸桿菌的質(zhì)粒：能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒的存在與否對宿主細胞無影響；3.質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)完成。

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，如抗四環(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(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)進行。質(zhì)粒的特點:2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標記基因

D、它是環(huán)狀DNAD3.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（）

A、基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種

B、重組DNA的形成在細胞內(nèi)完成

C、目的基因須由載體導(dǎo)入受體細胞

D、質(zhì)粒都可作為載體BD基因工程的一般過程：獲取目的基因制備重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細胞篩選出獲得目的基因的重組細胞實現(xiàn)功能表達（培養(yǎng)受體細胞并誘導(dǎo)目的基因的表達）從基因文庫中獲取目的基因：基因文庫:

一個生物體的基因組DNA用限制性核酸內(nèi)切酶部分酶切后，將酶切片段插入到載體DNA分子中，所有這些插入了基因組DNA片段的載體分子的集合體，將包含這個生物體的整個基因組，也就是構(gòu)成了這個生物體的基因文庫。

(genelibrary).獲得目的基因的方法直接分離基因人工合成基因反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：“鳥槍法”（“散彈射擊法”）(2)根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA

：mRNA的核苷酸序列蛋白質(zhì)的氨基酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列化學(xué)合成推測推測目的基因步驟二：制備重組DNA分子

（1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使質(zhì)粒出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。（2）用同一種限制酶切斷帶有目的基因的外源DNA片段，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）。

目的基因與載體的結(jié)合過程，實際上是不同來源的基因重新組合的過程。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，如土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。步驟三：轉(zhuǎn)化受體細胞（將攜帶目的基因的載體導(dǎo)入受體細胞）1.將目的基因?qū)胫参锛毎ㄞr(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)）2.將目的基因?qū)雱游锛毎@微注射技術(shù)）3.將目的基因?qū)胛⑸锛毎?/p>

大腸桿菌細胞最常用的轉(zhuǎn)化方法是:（1）用CaCl2處理細菌，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(fù)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：篩選出獲得目的基因的重組細胞四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因步驟五：培養(yǎng)受體細胞并誘導(dǎo)目的基因的表達

重組的DNA分子進入受體細胞后受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。受體細胞攝入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。思考：依照中心法則分析番茄軟化的原因：多聚半乳糖酸酶基因mRNA多聚半乳糖酸酶細胞壁結(jié)構(gòu)被破壞番茄軟化轉(zhuǎn)錄翻譯哪些新技術(shù)能大大簡化基因工程的操作技術(shù)？1、DNA測序儀：2、PCR技術(shù)：

能快速地測定DNA樣品的堿基序列。

在體外通過酶促反應(yīng)有選擇的大量擴增目的基因或序列的技術(shù)。①概念：PCR全稱為聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù)，是一項在體外通過酶促反應(yīng)有選擇地大量擴增目的基因或序列的技術(shù)。③條件：目的基因或序列、四種脫氧核苷酸、DNA聚合酶、一對引物(做啟動子)②原理：DNA復(fù)制④方式：以指數(shù)方式擴增。⑤結(jié)果：選修3P14使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增利用PCR技術(shù)擴增目的基因①90-95℃變性②

50-65℃退火③70-75℃延伸PCR反應(yīng)過程：20-40個PCR循環(huán)1個PCR循環(huán)PCR擴增原理引物延伸延伸5’5’3’3’變性、退火變性、退火過程：a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在