第二章基因工程与食品产业一演示文稿

第二章基因工程与食品产业一演示文稿当前第1页\共有34页\编于星期三\9点优选第二章基因工程与食品产业一当前第2页\共有34页\编于星期三\9点基因工程诞生的技术突破的因素①限制性内切酶②DNA连接酶③载体④感受态体系⑤琼脂糖凝胶电泳⑥DNA测序技术基因工程的特点①跨物种性②无性扩增当前第3页\共有34页\编于星期三\9点二、基因工程的定义、意义及研究内容

（一）基因工程的定义基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。当前第4页\共有34页\编于星期三\9点（二）基因工程的意义基因工程是现代生物工程的主体核心技术。基因工程的最大特点是可打破生物种属界限，进行生物种(属、科、目、纲、门、界)内外基因的重组、遗传信息的转移。

遗传病、心脑血管病、糖尿病、癌症过度肥胖综合症、老年痴呆症、骨质疏松症当前第5页\共有34页\编于星期三\9点（三）基因工程的研究内容

制备目的基因构建重组DNA获得转化体筛选出重组转化体阳性克隆

筛目的基因在受体生物细胞中高效表达隆

当前第6页\共有34页\编于星期三\9点当前第7页\共有34页\编于星期三\9点三、自然界的基因转移与重组接合作用(conjugation)转化(transformation)转导(transduction)

转染(transfection)

当前第8页\共有34页\编于星期三\9点接合作用：当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNA就可以从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的方式。接合作用(conjugation)当前第9页\共有34页\编于星期三\9点转化：通过自动获取或人为地供给外源DNA，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型。转化(transformation)当前第10页\共有34页\编于星期三\9点转导：当病毒从被感染的供体细胞释放出来，再次感染另一受体细胞时，发生在供体细胞与受体细胞之间的DNA转移及基因重组即为转导作用转导(transduction)当前第11页\共有34页\编于星期三\9点*转染(transfection)转染是转化的一种特殊形式。由transformation（转化）和infection（感染）两词构成。原指将噬菌体、病毒或以其为载体构建的重组子导入受体细胞的过程。通过感染方式将外来DNA引入宿主细胞，并导致宿主细胞遗传性状改变的过程称为转染。将任何类型DNA转移至动物细胞内的过程均可叫转染。当前第12页\共有34页\编于星期三\9点四、基因工程技术包括下列过程

分—获取目的基因和载体接—目的基因与载体的连接转—重组DNA导入宿主细胞筛—重组DNA的筛选鉴—重组DNA的鉴定可用以上五个字表示当前第13页\共有34页\编于星期三\9点切接转增检当前第14页\共有34页\编于星期三\9点基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？五、实例：当前第15页\共有34页\编于星期三\9点基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞当前第16页\共有34页\编于星期三\9点解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：基因的剪刀——限制性内切酶基因的针线——DNA连接酶基因的运载工具——运载体当前第17页\共有34页\编于星期三\9点基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）

限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：特异性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。当前第18页\共有34页\编于星期三\9点基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）

大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶当前第19页\共有34页\编于星期三\9点基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）限制酶当前第20页\共有34页\编于星期三\9点什么叫黏性末端？

被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。当前第21页\共有34页\编于星期三\9点如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？当前第22页\共有34页\编于星期三\9点基因的针线——DNA连接酶DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。当前第23页\共有34页\编于星期三\9点外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？导入过程需要运输工具——运载体。运载体的作用有哪些？作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。当前第24页\共有34页\编于星期三\9点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。4）有一个启动子当前第25页\共有34页\编于星期三\9点基因的运载工具——运载体：常用的运载体主要有两类：

1）细菌细胞质的质粒

2）噬菌体或某些动植物病毒当前第26页\共有34页\编于星期三\9点质粒：

质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。当前第27页\共有34页\编于星期三\9点大肠杆菌的质粒：

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。当前第28页\共有34页\编于星期三\9点四个基本步骤：三.基因操作的基本技术1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达当前第29页\共有34页\编于星期三\9点目的基因

目的基因是人们所需要转移或改造的基因。

如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。当前第30页\共有34页\编于星期三\9点目的基因的制备需要克隆的DNA片段化学合成法

cDNA文库基因组DNA文库聚合酶链式反应

化学合成方法制备方法生物制备法

当前第31页\共有34页\编于星期三\9点

根据已知多肽链的氨基酸顺序，利用遗传密码表推定其核苷酸顺序再进行人工合成。适应于合成小分子多肽的基因

全基因合成：合成40-60bp片段，再连接合成思路基因的半合成：合成末端间有10-14bp个互补碱基的片段，再利用DNA聚合酶催化合成目前，常用DNA自动合成仪合成。1）化学合成法当前第32页\共有34页\编于星期三\9点2、基因组文库（GenomicDNALibrary）

基因组文库(genelibrary)：是指汇集某一基因组所有DNA序列的重组DNA群体

从生物组织细胞提取出基因组DNA，用限制性酶法将DNA降解成预期大小的片段，并电泳分离，然后将这些片段与适当的载体（噬菌体）体外重组，进行体外包装系统将重组体包装成完整颗粒，转入受体细菌（大肠杆菌），形成大量噬菌斑，从而形成整个基因组DNA的重组DNA克隆群体，称为基因组DNA文库。具备了基因组文库，就可以用目的基因片段作探针，利用菌落原位杂交技术，从大量的菌落中筛选出含