基因工程及其应用第1课时基因工程的原理

1、谁能告诉我这是what ？,谁能告诉我这是what ？,资料 以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺中只能提取34克胰岛素，治疗一个患者需宰杀4050头牛，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因工程及其应用,第1课时 基因工程的原理,什么是基因工程? 基因工程的原理是什么?,本课聚焦:,一、基因工程(gene engineering) 又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，

2、就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,基因重组,生物体外,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,为什么基因工程能够成功呢？,基因拼接的理论基础： 规则的双螺旋结构 基本单位都是脱氧核苷酸 遵循碱基互补配对原则,外源基因在受体内表达的理论基础： 生物界共用一套遗传密码,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素),实例展示,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：,1、基因的,指“ 限制性核酸内切酶 ”,一种限制酶只能识别一种特定

3、的核苷酸序列,并在特定切点切割,特点:,“ ”,这个特点说明了：,酶具有专一性,二、基因操作的工具,例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,这些黏性末端碱基是反向对称重复排列的,、基因的针线DNA连接酶,连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,DNA连接酶的作用过程,3、基因的运输工具运载体,（1）常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等,标记基因，便于进行检测。,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分

4、子.,（3）作为运载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。,将外源基因转移到受体细胞中去 利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制,（2）运载体的作用：,从细胞中分离出DNA,从大肠杆菌中提取质粒,提取目的基因,目的基因与运载体结合,DNA连 接酶,目的基因导入受体细胞,目的基因的表达与检测,基因工程操作的基本步骤,三、基因工程的操作步骤,1.提取目的基因,四个基本步骤：,2.目的基因与运载体结合,3.将目的基因导入受体细胞,4.目的基因

5、的检测和鉴定,目的基因的提取方法,直接分离基因 人工合成基因,反转录法 根据已知的氨基酸序列合成DNA,：鸟枪法,二、基因工程的操作步骤,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,（2）、目的基因与运载体结合,（3）、将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：菌类和动植物细胞,导入方式：,主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径,1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。 2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于

6、细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。,三、基因工程的操作步骤,导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌,例：将目的基因导入植物细胞,农杆菌转化法,特点:,能感染双子叶植物和祼子植物,对单子叶植物无感染能力,Ti质粒的TDNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上,转化过程:,Ti质粒 目的基因,构建,表达载体,植物细胞,植物细胞染色DNA,新性状,农杆菌,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,三、基因工程的操作步骤,步骤四：目的基因的检测和表达,检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。,表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。,学生活动,请一个同学上台演示基因工程的过程,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀 限制性酶,2.基因