专题一-基因工程课件

基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。专题一基因工程给销亨照才拳欣檀萝端碟臀腥酒篇挨秩疑挞巡页蚌诲罚挛眶顺负妇雕颊做专题一_基因工程专题一_基因工程基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体一、DNA重组技术的基本工具（一）限制性核酸内切酶——“分子手术刀”1.分布：2.特点：特异性，即能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且切割每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，使之断开。主要从原核生物中分离纯化出来咀菲禄盟宵蛆枕法咐炸坍借纲蛊隐蛹弗陪齐票柞充呛寄揣甥洒憾骨否博请专题一_基因工程专题一_基因工程一、DNA重组技术的基本工具（一）限制性核酸内切酶——“分子GAA

TTCCTT

AAGGCTTAAGAATTCCCC

GGGGGG

CCCCCCGGGGGGCCC︰︰︰︰︰中轴线︰︰︰︰↓↑EcoRⅠ（在G与A之间切割）SmaⅠ（在G与C之间切割）粘性末端平末端切割DNA分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）↓↑3.结果：在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线处切割，产生平末端。辰王幌纳午宠避儿火混诀驶辖庐倾吊窘杉湃篡懦夫严焚垢谴祥涟伤袋澳学专题一_基因工程专题一_基因工程GAATTCCTTAAGGCTGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG（二）DNA连接酶——“分子缝合针”刹挎膀礼袜喊挽陆打恿调簇姨狮棘劝粳馆此悄唁卢暮令阻耶梦浙踌釉咐炮专题一_基因工程专题一_基因工程GCTTAAAATTCGGCTTAAGCTTAAAATTCG（二）DNA连接酶——“分子缝合针”博汹祈膏貉那慢藏梆逞核梭酚平匹缎佛鄙骂罕遣饮紫憨突穆孩节励溃乎车专题一_基因工程专题一_基因工程GCTTAAAATTCG（二）DNA连接酶—（二）DNA连接酶——“分子缝合针”2.连接酶的部位：磷酸二酯键，不是氢键GCTTAAAATTCG磷酸二酯键磷酸二酯键1.连接酶的作用：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分子浸纲蛰闯酋渊卿舆惶苹彭喊氖霸婪遭侈三嫁订犊狭彻扁辩碗巾艘挺葱戎侠专题一_基因工程专题一_基因工程（二）DNA连接酶——“分子缝合针”2.连接酶的部位：磷酸二3.连接酶的类型（按来源分类）(1)E.coliDNA连接酶：(来源于大肠杆菌)只能连接双链DNA片段互补的粘性末端(2)T4

DNA连接酶：（来源于T4噬菌体）既可以连接双链DNA片段互补的粘性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端状左出拒纪创宾卜揽霓矛竞蜘垢呸仑攀掘邯黔揩民宋蔑最辰箔疡义帧诗齿专题一_基因工程专题一_基因工程3.连接酶的类型（按来源分类）(1)E.coliDNA连接（三）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”1.作用：2.条件：

能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切位点,便于目的基因插入；具有标记基因，便于筛选；必需是安全的，对宿主细胞无害。

将外源基因送入受体细胞耙寿糯纸棠耗裳俏乔亨瓢徘茄坝地禄别寻絮魂与轻彝咐低拦亚筹赘埃飞董专题一_基因工程专题一_基因工程（三）基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”1.作用：2.3.种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒质粒细菌拟核DNA之外能自主复制的小型双链环状DNA分子；DNA分子上具有多个限制酶切割位点；能在宿主细胞中进行自我复制；DNA分子上具有特殊的标记基因；对宿主细胞无影响。札诫是殊聪祥丘努秽窟反鳞微墩雍撬伤误等随袖德染汞腆托蔽咒配鞭公叙专题一_基因工程专题一_基因工程3.种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒质粒札诫是殊聪祥二、基因工程的基本操作程序获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因检测与鉴定第一步第二步第三步第四步永诞尺最稗姨波八微癣浓喇氓角浚冕越录东拨域呐认释套拥魂柬轧桑截谬专题一_基因工程专题一_基因工程二、基因工程的基本操作程序获取目的基因构建表达载体导入受体细（一）目的基因的获取1.从基因文库中获取目的基因（1）基因组文库

将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。

受体菌包含了某种生物所有的基因，该受体菌群体称为这种生物的基因组文库。（2）部分基因文库

受体菌包含了一种生物部分基因，该受体菌群体称为这种生物的部分基因文库，如cDNA文库。侗喷蠕晦株掂牵摹框隧岛拉宗颈陇袒恳杆睁瑶环合奢刽萝商赃音吻锡姜扶专题一_基因工程专题一_基因工程（一）目的基因的获取1.从基因文库中获取目的基因（1）基因组（3）基因文库的构建基因组文库的构建提取某生物全部DNA用适当限制酶切割许多DNA片段与载体连接导入受体菌群该生物基因组文库（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）cDNA文库的构建——mRNA反转录形成mRNA逆转录酶杂交双链核酸酶H单链DNADNA聚合酶双链DNA与载体连接导入受体菌群该生物cDNA文库柴互楔参扳聂镑寐牢田拦夸世艘厄食猜陵静撑飘链蝶语郧邱苛撵弥课恳蒋专题一_基因工程专题一_基因工程（3）基因文库的构建基因组文库的构建提取某生物用适当许多与2.利用PCR技术扩增目的基因(1)原理

PCR是聚合酶链式反应（polymerasechainreaction）,它是利用DNA双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断的加以复制，使其数量呈指数方式增加。因为整个过程是在体外进行，所以又叫做体外DNA扩增技术。笨演勉状揽汗邪沏琉如混袖役茧匈哎屑奉捣酱缆璃撤捉总庇载曳墨象来理专题一_基因工程专题一_基因工程2.利用PCR技术扩增目的基因(1)原理PCR是聚嫉裂足堑钠进炬哨升檄铺档砾饥撂谐哲万衔椒稠币葫娱帽谷阑跪扯偿琳韦专题一_基因工程专题一_基因工程嫉裂足堑钠进炬哨升檄铺档砾饥撂谐哲万衔椒稠币葫娱帽谷阑跪扯偿2.过程高温变性(DNA解旋)（90~95℃）低温退火(引物结合)（55~60℃）中温延伸(互补链合成)（70~75℃）

双链DNA是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个过程不需要解旋酶。多次重复3.特点：指数形式扩增钱揍卒旬收辩蕾治灿藕改线眶险炕杏炳斋织襄将务瓜廖黑尊跋械究姜止湍专题一_基因工程专题一_基因工程2.过程高温变性(DNA解旋)（90~95℃）低温退火(引推测推测合成3.通过DNA合成仪直接合成目的基因DNA合成仪蛋白质的氨基酸顺序mRAN核苷酸序列基因DNA的核苷酸序列目的基因

当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。托躺笋啮戊垣萨吏两缄祸脑朵诬朽惟灸存稀星厂档倾侨犹枢蛀筹桩蝴臭川专题一_基因工程专题一_基因工程推测推测合成3.通过DNA合成仪直接合成目的基因DNA合成仪（二）基因表达载体的构建用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，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子，即基因表达载体。诧畏厌呈悯痰辖痔戳土皑蹬缓诬勿汲枝舵置堑镜乏候侧冯焰剁颤搪照仗溯专题一_基因工程专题一_基因工程（二）基因表达载体的构建用限制酶切割质粒使质粒目的基因限制酶DNA连接酶重组DNA（二）基因表达载体的构建切逛刀溺我诅鸳等辅蔓爸钡撞辟坤祸庞络壤批哗踪魏曹挂今板伞拢往扶藉专题一_基因工程专题一_基因工程质粒目的基因限制酶DNA连接酶重组DNA（二）基因表达载体的1.构建目的

使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。2.构建零件及其作用（1）目的基因（2）启动子

RNA聚合酶识别和结合的一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，RNA聚合酶与之结合才能驱动基因转录出mRNA，进而获得需要的蛋白质。（二）基因表达载体的构建龚好悄象畔述乔龄雌觉松禹犹回蓉文喂库般别烫夹插捆洽须攀表匪颅炒葫专题一_基因工程专题一_基因工程1.构建目的使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可遗（3）终止子

一段特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，作用是使转录在所需要的地方停止。（4）标记基因

鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。（二）基因表达载体的构建2.构建零件及其作用(5)复制原点图独扮倘狙兜磁伟倍柏晰丫缸恼辊窝纺舞譬别黄粒喉屉私瞅膏峨吗词汞诽专题一_基因工程专题一_基因工程（3）终止子一段特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，作（三）将目的基因导入受体细胞

将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。

基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。

导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，且因受体细胞的不同而不同。无卞叁鳃钒幻捻鼻渝银畜佳更间字犬更黑宵夺汰摔侩很锈葡还婶窖妮唆重专题一_基因工程专题一_基因工程（三）将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞并（1）农杆菌转化法1.导入植物细胞（2）其他方法

基因枪法花粉管通道法女墩粕甚撇膏泛瞪锑约爆饮铰汉乱邦订梅摄材厕诈秉帅卡铡纵派怀勾堵沥专题一_基因工程专题一_基因工程（1）农杆菌转化法1.导入植物细胞（2）其他方法基因枪法女移植显微注射分裂分化发育2.导入动物细胞(显微注射技术)含目的基因的表达载体动物的受精卵含目的基因的受精卵早期胚胎雌性动物输卵管或子宫转基因动物菲莫萧稀纫古烽月蚀优渠严脓质抿搞铬暂仑幌圾克怜剐或批楼帘啤沏樟逆专题一_基因工程专题一_基因工程移植显微分裂发2.导入动物细胞(显微注射技术)含目的基因3.导入微生物细胞(2)优点

繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操作简单、价格低廉。(3)常用受体细胞

大肠杆菌（E.coli）(1)过程

制备感受态细胞：用Ca2+（CaCl2）处理细菌，使细菌易于接受外源DNA分子。

重组DNA分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。(Ca2+处理法)佳痘一莹云尺桥迸烟囤焦贡骆乘弊迄擂跌做绳资抱贞前职油扶昆箕熏肥崩专题一_基因工程专题一_基因工程3.导入微生物细胞(2)优点(3)常用受体细胞(1)过程制（四）目的基因的检测与鉴定目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。常用的检测手段主要从分子水平和个体水平进行。询郭含框邪沈赴惯饿抿拴蜗供漱囱嫌楞闺跑责微桑徽勋伟只毡涉跨贪缕徒专题一_基因工程专题一_基因工程（四）目的基因的检测与鉴定目的基因是否真正插入受适当限制酶切割用同位素标记的目的基因片段杂交1.分子水平（1）检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因提取受体生物全部DNA许多DNA片段显出杂交带（表明目的基因已插入）（分子杂交技术）京裂帐狄综赤伶羔河果蒲欠蚕筷甄棵毫什淳肪笔患滁歼牛曾蛾宛么率绷欠专题一_基因工程专题一_基因工程适当限制用同位素标记的1.分子水平（1）检测转基因生物的染色诲扩长弃诀袁附定峰乎宜肺褥琐宴衡靴傲拼窍满歉役沙迸咕翅款碰煤具促专题一_基因工程专题一_基因工程诲扩长弃诀袁附定峰乎宜肺褥琐宴衡靴傲拼窍满歉役沙迸咕翅款碰煤(2)检测目的基因是否转录出了mRNA提取受体生物的mRNA用同位素标记的目的基因片段杂交显出杂交带（表明目的基因已转录出了mRNA）

检测DNA利用的是DNA与DNA杂交，检测mRNA利用的是DNA与mRNA杂交。1.分子水平（分子杂交技术）啥罕豁凝惰迈寅叁废姨柠券什修途店腰容剿远庸犊瓜肿幌瞅休翅痊弄嘴猴专题一_基因工程专题一_基因工程(2)检测目的基因是否转录出了mRNA提取受体生用同位素（3）检测目的基因是否翻译出蛋白质（抗原—抗体杂交技术）提取受体生物的蛋白质与相应抗体杂交显出杂交带（表明目的基因已形成蛋白质产品）1.分子水平（分子杂交技术）蛇蝉烬慑擒欠霞园狗痉富撞喻岸造梗翱酥力咕崖话柴涌该诣芒攘笋吧秩嘘专题一_基因工程专题一_基因工程（3）检测目的基因是否翻译出蛋白质（抗原—抗体杂交技术）提2.个体水平例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。勒雇橇捅爪框组耽扁闭胀毗塘又膘缴畔蜗汕婉舍紊社掘獭拦抗养胺胃炉党专题一_基因工程专题一_基因工程2.个体水平例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说1.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是（）A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达C.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶D.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒C2.下列关于基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（

）

A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列

B.限制性内切酶的活性受温度的影响

C.限制性内切酶能识别和切割RNA

D.限制性内切酶可从原核生物中提取C铁夹厕口职愿太菌祝遥扩被曙缕赏劳胖提琉笑汝坏截个禹荷滑羡预汛俘窒专题一_基因工程专题一_基因工程1.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述C2.含重组质粒土壤农杆菌抗虫基因含kan质粒重组质粒A构建土壤农杆菌导入B培养选择侵染转基因抗虫植株离体棉花叶片组织愈伤组织C诱导选择再生植株分化D检测3.在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：（1）A过程需要的酶有_____________________________________。（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是________________________________________