基因工程及其应用(工具介绍非常详细)教学文稿

又称基因拼接技术,或重组DNA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，定向的改造生物的遗传性状。一、基因工程的概念别名操作环境操作对象操作水平结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平定向改造生物性状，获得人类需要的基因产物原理基因重组（广义）对概念的理解普通棉苏云金杆菌：含抗虫基因，能表达毒性很强的蛋白质晶体----伴胞晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。抗虫棉实例展示培育转基因抗虫棉的简要过程：你认为上述培育转基因抗虫棉的关键步骤有哪些？普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因导入棉花细胞(含抗虫基因)实例展示抗虫棉花(有抗虫特性)与运载体DNA拼接培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE抗虫基因从苏云金芽孢杆菌内提取出来2.TWO抗虫基因与运载体DNA连接3.THREE抗虫基因导入受体(棉花)细胞基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体二、基因操作的工具1.基因的剪刀1）名称：限制性核酸内切酶(限制酶)

本质：蛋白质2）分布：主要在微生物体内3）切割对象：磷酸二酯键

4）特点：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。专一性限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程EcoRI限制酶识别GAATTC的序列后，并在G和A之间将这段序列切开，那将会发生什么样的变化？

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

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。结果：切开了1个切口，形成了2个黏性末端剪切的对象是磷酸二酯键

G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’

A3’,5’-磷酸二酯键3’端5’端3’端5’端磷酸二酯键10仔细观察各限制酶识别的特定序列，找出切割后各自的黏性末端限制酶的识别序列模型构建1CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG练习使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端结果：切开了？个切口，形成了？个黏性末端

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:是2.基因的针线1）名称：DNA连接酶本质：蛋白质2）作用对象：连接DNA片段间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程点击播放两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来DNA连接酶的缝合作用可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，注意：DNA连接酶连接双链DNA片段中互补的黏性末端缺口AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用

DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？

不是，连接的对象不同基因的针线：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DNA连接酶连接的是DNA骨架上的缺口，不是碱基间的氢键模型构建2使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重组DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAGDNA连接酶的作用是：A.子链和母链之间形成氢键

B.黏性末端之间形成氢键

C.两个DNA末端间的缝隙连接（磷酸二酯键）

D.A、B、C都对C下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④

C.①④；②③D.以上都不对A据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）A.限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.连接C处的酶可以为DNA连接酶D3.基因的运输工具1）名称：运载体

本质：DNA2）常用种类：a.质粒(最常用)(小型环状DNA)b.噬菌体

或某些动植物病毒(DNA病毒）质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子.

运载体需要的条件：⑴有1~多个限制酶切点（2）导入基因能在受体细胞中复制、表达（3）有某些标记基因，便于筛选（2）假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？⑴运载体如果没有切割位点将会怎样？（3）目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？

不属于质粒被选为基因运载体的理由是

A、能复制（）

B、有多个限制酶切点

C、具有标记基因

D、它是环状DNAD下列说法是否正确？基因工程中用到了3大工具酶：限制酶、DNA连接酶、运载体错三、基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因与运载体结合2将目的基因导入受体细胞3目的基因的检测和表达4GAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGTAAATTCGGCTA用识别GAATTC的限制酶切割用相同的限制酶重组质粒(重组DNA)+DNA连接酶AATTCGGCTTAA目的基因AATTCGGCTTAA切开的质粒质粒基因工程的基本过程重组DNA分子导入受体细胞能接纳重组质粒的活细胞称为受体细胞导入扩增受体细胞常用的受体细胞是？导入的方法?目的基因的筛选和表达为什么要筛选？如何筛选？筛选的结果？如何判断目的基因真正起作用？导入接种培养接种培养接种培养含有四环素的完全培养基完全培养基大肠杆菌不含抗四环素基因证明：不存活含有四环素的完全培养基证明：大肠杆菌的受体细胞含有目的基因

四环素抗性基因

四环素抗性基因存活如何把导入了目的基因的受体细胞筛选出来？存活无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物

12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性内切酶2.基因的针线

——ＤＮＡ连接酶

3.基因的运输工具

——运载体

基因工程的操作步骤基因工程的原理小结基因重组2.目的基因与运载体结合1.目的基因的提取3.目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与表达四、基因工程的应用一、基因工程与作物育种转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。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)导入贮藏蛋白基因的超级羊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。exercise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③②④①

B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②小试身手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．②③A基因工程技术中的目的基因主要来源于A.自然界现存在生物体内的基因

B.自然突变产生的新基因

C.人工诱变产生的新基因

D.科学家在实验室中人工合成的基因A下列关