高考复习基因工程课件

基因的结构一、原核细胞的基因结构编码区与RNA聚合酶结合位点非编码区非编码区转录出信使RNA，指导蛋白质合成不能转录RNA，不能编码蛋白质催化DNA转录为信使RNARNA聚合酶：DNA（基因）信使RNA二、真核细胞的基因结构编码区与RNA聚合酶结合位点外显子1外显子2外显子3外显子4外显子5编码区是间隔的、不连续的外显子内含子编码蛋白质的序列一般不能编码蛋白质的序列非编码区非编码区初级转录物二、真核细胞的基因结构编码区与RNA聚合酶结合位点外显子1外显子2外显子3外显子4外显子5编码区是间隔的、不连续的外显子内含子编码蛋白质的序列一般不能编码蛋白质的序列非编码区非编码区初级转录物二、真核细胞的基因结构编码区与RNA聚合酶结合位点外显子1外显子2外显子3外显子4外显子5编码区是间隔的、不连续的外显子内含子编码蛋白质的序列一般不能编码蛋白质的序列非编码区非编码区初级转录物二、真核细胞的基因结构编码区与RNA聚合酶结合位点外显子1外显子2外显子3外显子4外显子5编码区是间隔的、不连续的外显子内含子编码蛋白质的序列一般不能编码蛋白质的序列非编码区非编码区初级转录物三、人类基因组研究1~22号常染色体X、Y性染色体单倍体基因组24条染色体3~3.5万个基因30亿个碱基对24个双链DNA分子内容遗传图、物理图、序列图、转录图

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。

基因工程一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（一）分布：主要从原核生物中分离纯化出来（二）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。磷酸二酯键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）↓↑（三）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。GCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG（三）连接酶的类型（按来源分类）

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片段的平末端问题DNA连接酶和DNA聚合酶是一回事吗？DNA连接酶和DNA聚合酶都能催化形成磷酸二酯键；DNA连接酶只能连接双链DNA的缺口，而不能连接单链DNA；DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有核酸片段的末端，形成磷酸二酯键，而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶合成互补的DNA链需要模板，而DNA连接酶连接两个DNA片段不需要模板。

基因工程的基本操作程序获取目的基因目的基因检测与鉴定构建表达载体导入受体细胞（得到转基因生物）3.基因文库的构建（1）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）（2）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（二）利用PCR技术扩增目的基因1.原理

PCR是聚合酶链式反应（polymerasechainreaction）的缩写，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。（三）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推测推测合成

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。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。质粒限制酶目的基因质粒限制酶目的基因DNA连接酶限制酶质粒目的基因重组DNA分子

重组质粒（一）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。（二）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。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。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。1.农杆菌转化法（一）导入植物细胞2.其他方法（见教材P12“生物技术资料卡”）（1）基因枪法（2）花粉管通道法（二）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显微注射分裂分化移植发育问题为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞是受精卵？（三）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（1）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。（2）重组DNA分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。Ca2+处理法四、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。（一）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适当限制酶切割许多DNA片段用同位素标记的目的基因片段杂交显出杂交带（表明目的基因已插入）分子杂交技术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。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）（二）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。细胞质遗传绿色枝条白色枝条花斑枝条叶肉细胞含叶绿体叶肉细胞含白色体含叶绿体的叶肉细胞含白色体的叶肉细胞

含叶绿体、白色体的叶肉细胞花斑紫茉莉接受花粉的枝条♀提供花粉的枝条♂种子F1发育成的植株绿色花斑白色白色绿色花斑绿色白色花斑绿色白色花斑绿色白色绿色、白色、花斑紫茉莉花斑植株的杂交结果1.母系遗传F1总是表现出母本性状的遗传现象受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞。2.杂交后代