可用基因工程及其應(yīng)用

可用基因工程及其應(yīng)用第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五三、人類基因組研究1、什么是“人類基因組”？人類基因組計劃中，共測定多少條染色體?人類基因組：是指人體DNA分子所攜帶的全部遺傳信息。人的單倍體基因組：有24條雙鏈的DNA分子組成（包括1－22號染色體和X、Y染色體DNA），上面有30億個堿基對，估計有3～5萬個基因。24條（22條常染色體+X、Y染色體）第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五3、參與國家有哪些？進展如何？參與國：美、英、法、德、日、中（1%）

2000年6月26日繪制人類基因組草圖

2003年繪制人類基因組精圖2、什么是“人類基因組計劃”？主要內(nèi)容是什么？分析測定人類基因組的核苷酸序列;繪制遺傳圖、物理圖、序列圖和轉(zhuǎn)錄圖第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五2.在一個真核細胞基因的編碼區(qū)中，有2個外顯子和1個內(nèi)含子，測得一個外顯子有126個堿基，另一個外顯子有180個堿基，內(nèi)含子有36個堿基，那么這個編碼區(qū)的堿基序列最多能編碼的氨基酸個數(shù)？3.人和紅螺菌的細胞中都有由104個氨基酸組成的細胞色素C，這兩種生物控制合成細胞色素C的基因中編碼區(qū)的脫氧核苷酸數(shù)目的大小關(guān)系是什么？為什么？51人遠多于紅螺菌人的基因結(jié)構(gòu)中的編碼區(qū)中含有內(nèi)含子第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五5.已知某物種的細胞中含有26個DNA分子，其中有2個DNA分子各含有24000個堿基，由這兩個DNA分子所控制合成的多肽鏈中，最多含有多少種氨基酸：A.8000B.4000C.16000D.204.某基因中含有1200個堿基對，則由它控制合成的含有兩條肽鏈的蛋白質(zhì)分子中最多含有肽健的個數(shù)是:A．198個B．398個

C．400個D．798個第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第三章遺傳與基因工程第三節(jié)基因工程簡介第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素——青霉素第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五基因決定性狀（二）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五基因決定性狀（三）與豆科植物互利共生的根瘤菌能夠固定空氣中的氮第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五定向基因改造設(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(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五標(biāo)準(zhǔn)概念：在生物體外，通過對DNA分子進行人工“切割”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。一、基因工程的概念通俗概念：按照人們的意愿，把一種生物的個別基因復(fù)制出來加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)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(dǎo)入→表達基因重組基因工程的概念最大的優(yōu)點是：定向改造生物性狀第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五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(dǎo)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(guān)鍵步驟是什么？第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)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(guān)鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA連接關(guān)鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細胞關(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：基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──DNA限制性內(nèi)切酶（限制酶）（1）分布：主要存在微生物中（目前發(fā)現(xiàn)200多種）（2）特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。（專一性）EcoRI

—GAATTC—

—CTTAAG—BamHI

—GGATCC——CCTAGG—識別反向重復(fù)序列，切割后形成黏性末端。第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五限制性內(nèi)切酶EcoRI第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五黏性末端：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。第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（3）作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端(也有可能是平末端)切割DNA分子時產(chǎn)生的兩種不同末端第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（4）作用部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵

T1234512345

A什么叫磷酸二酯鍵？第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五GAATTCCGTAGAATTCGGATT嘗試寫出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT練一練GGCATCTTAAAATTCCGTAG第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五DNA連接酶與DNA聚合酶有什么區(qū)別呢？（2）作用部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵GCTTAAAATTCG磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵（1）作用對象：將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子２、基因的針線──DNA連接酶第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五

DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？相同點：兩者都是形成磷酸二酯鍵。不同點：DNA連接酶:是將DNA片段上的兩個粘性末端連接起來，不需要模板。

DNA聚合酶:在DNA復(fù)制中，以DNA一條鏈為模板，將單個脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接起來，形成一條與模板鏈互補的DNA鏈；第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五3、基因的運輸工具——運載體②具備條件：③種類：能自我復(fù)制、穩(wěn)定保存。

具有多個限制酶切點。

具有某些標(biāo)記基因。質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。①作用：將外源基因送入受體細胞。第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五什么是質(zhì)粒？細胞擬核外或染色體外能自主復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子存在于細菌以及酵母菌等生物中細菌的質(zhì)粒比細菌的擬核DNA小得多帶有少量基因常有抗生素抗性基因,使細菌有抗藥性質(zhì)粒與宿主細胞的關(guān)系質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響，質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)完成質(zhì)粒（最常用的運載體）第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五常用的運載體——質(zhì)粒（標(biāo)記基因）（環(huán)狀DNA分子）第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五pBR322多個酶切位點抗四環(huán)素基因（tcr）抗安芐青霉素基因（amp）第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五二基因操作的基本步驟１、提取目的基因——將

需要的基因從供體生物

的細胞內(nèi)提取出來。供體生物細胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶廣泛使用目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、干擾素基因、植物抗病基因、種子貯藏蛋白基因等。第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因法鳥槍法（散彈射擊法）把帶有目的基因的DNA片段分離出來供體細胞中的DNA限制酶切成許多片段運載體重組DNA受體細胞基因擴增（大量復(fù)制）分離含有目的基因的細胞最大的優(yōu)點：操作簡單最大的缺點：盲目性大，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五⑵人工合成基因

(真核細胞)DNA合成儀有兩種方法：

①反轉(zhuǎn)錄法：

②直接合成法：目的基因的mRNA單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄雙鏈DNA（目的基因）合成氨基酸序列推測mRNA核苷酸序列推測基因的核苷酸序列化學(xué)合成目的基因優(yōu)點：針對性強，目的基因不含內(nèi)含子第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五2、目的基因與運載體結(jié)合（1）實質(zhì)：將不同來源的DNA重新組合的過程第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（2）過程用同一種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因產(chǎn)生相同的黏性末端重組DNA分子（重組質(zhì)粒）思考：目的基因與運載體結(jié)合的結(jié)果可能有幾種情況？將目的基因插入質(zhì)粒切口處DNA連接酶三種情況：目的基因與目的基因結(jié)合質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合目的基因與質(zhì)粒結(jié)合第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五目的基因與運載體結(jié)合質(zhì)粒目的基因限制酶DNA連接酶重組DNA第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五3、將目的基因?qū)胧荏w細胞導(dǎo)入擴增（1）常用受體細胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、土壤農(nóng)桿菌、動植物細胞（2）導(dǎo)入方法：借鑒細菌或病毒侵染細胞途徑如受體細胞：細菌細胞壁的通透性增大重組質(zhì)粒進入受體細胞目的基因隨受體細胞的繁殖而復(fù)制氯化鈣（Cacl2）第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五4、目的基因的檢測和表達無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物（1）受體細胞是細菌的檢測：將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有標(biāo)記基因的表達產(chǎn)物。檢測：通過檢測受體細胞是否表現(xiàn)出標(biāo)記基因所控制的性狀，來判斷目的基因是否導(dǎo)入表達：通過受體細胞是否表現(xiàn)出目的基因所控制的特定性狀，來確定目的基因是否表達第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五（2）受體細胞是多細胞生物的檢測:將每個受體細胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，目的基因是否表達（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五基因工程的成功能說明哪些問題1.不同的基因能拼接在一起，說明了基因都具有雙螺旋結(jié)構(gòu)，都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成。2.一種生物的基因在另一種生物體內(nèi)能夠表達，而不影響其他基因的表達，這說明①基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，具有一定的獨立性②同時可以說明各種生物共用一套遺傳密碼。第三十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五小結(jié)基因工程的基本內(nèi)容基因操作基本步驟基因操作的工具限制性內(nèi)切酶DNA連接酶運載體2.目的基因與運載體結(jié)合4.目的基因的檢測和表達3.將目的基因?qū)胧荏w細胞1.提取目的基因第三十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期五1、作為基因的運輸工具——運載體，必須具備的條件之一及理由是（）A、具有多個限制酶切點，以便于目的基因的表達B、能夠在宿主細胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因C、具有某些