基因工程及其应用 省赛获奖

第二节基因工程及其应用基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，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，定向地改造生物的性状。原理：基因重组操作水平：DNA分子水平操作环境：生物外结果：定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。一、基因工程目的基因供体细胞受体细胞二、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。专一性基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割

被同一种限制切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？２、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。3、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒标记基因，便于进行检测。第一步：获取目的基因：三、工程基本步骤2、目的基因与运载体结合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，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。第三步：将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞：菌类和动植物细胞4、目的基因的表达和检测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。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物

四、基因工程的应用一、基因工程与作物育种生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因

工程疫苗和药物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!3、环境保护

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。

利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。4、转基因生物和转基因食品的安全性练习：一、选择题⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（）①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．专一性Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响ＡＢ⒊基因工程的正确操作步骤是（）

①使目的基因与运载体结合

②将目的基因导入受体细胞

③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求

④提取目的基因

Ａ．③②④①Ｂ．②④①③Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②

⒋采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）（２００３理综第７题）

①将毒素蛋白注射到棉受精卵中

②将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中

③将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养

④将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中

Ａ．①②Ｂ．②③Ｃ．③④Ｄ．④①ＣＣ谢谢指导答案10、（1）目的基因（2）限制酶目的基因质粒黏性（3）DNA连接酶重组标记（4）将重组DNA导入受体细胞（5）复制（6）目的基因完成了表达一、基因操作的工具⑴基因的剪刀——限制性内切酶⑵基因的针线——DNA连接酶⑶基因的运输工具——质粒运载体（限制酶）例：金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病。降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的新品种。根据图回答：带有抗病基因的某植物细胞获得抗病基因的茶花细胞培养选择⑶基因的运输工具——运载体质粒、噬菌体和动植物病毒将目的基因送入受体细胞①作用：②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存具有多个限制酶切点具有某些标记基因，便于进行筛选③种类：3.基因操作的基本步骤：（1）提取目的基因方法直接分离基因：“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。人工合成基因：

反转录法

据已知的氨基酸序列合成

（2）目的基因与运载体结合操作方法？用了哪些工具酶？（3）将目的基因导入受体细胞借鉴方法？细胞壁用何种物质处理？作用？受体细胞有那些？如何操作？有何缺点？（4）目的基因的检测和表达如何检测？如何操作？用限制酶切断成许多片段

用限制酶将通体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让外源DNA在受体细胞中复制而扩增，找到含有目的基因的细胞，分离出含有目的基因的DNA片段

直接分离基因——鸟枪法缺点：带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。人工合成基因合成

蛋白质的氨基酸序列推测mRNA推测目的基因结构基因的核苷酸序列目的基因的mRNA反转录单链DNA双链DNA合成反转录法人工合成基因用同一种限制酶去切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子（重组质粒）（3）将目的基因导入受体细胞（2）目的基因与运载体结合借鉴噬菌体侵染细菌的方法来进行。为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常要用CaCl2对受体细菌进行处理，使受体细菌具有更大的通透性。提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达三、基因工程基本操作步骤（4）目的基因的检测和表达

全部受体细胞中，摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。要进行检测目的基因是否导入成功，如何检测？ABCD表达：受体细胞表现出特定的性状。重组的DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程④质粒的特点：质粒是基因工程中最常用的运载体

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒

要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内切酶？思考题：分布：存在于许多细菌及酵母菌等生物中化学本质：细胞染色体外能自主主复制的小型环状DNA分子质粒的存在对宿主细