基因工程概述课件

第一节基因工程概述定向改造基因设想

设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。基因工程的诞生和发展艾弗里：证明ＤＮＡ是主要的遗传物质沃森和克里克：阐明ＤＮＡ双螺旋结构尼伦贝格：破译遗传密码1973年:美\科恩：将两种不同来源的ＤＮＡ分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了定向改造生物的新技术--基因工程。概念的把握基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果优点本质DNA重组技术体外基因分子水平获得人类需要的基因产物剪切→

拼接→导入

→

表达定向改造生物基因重组基因工程培育抗虫棉的简要过程：上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？导入普通棉花(无抗虫基因)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)重组DNA形成关键步骤一：关键步骤二：关键步骤三：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来形成重组DNA分子重组DNA导入受体(棉花)细胞解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）基因工程的工具——酶和载体

关键步骤一的工具：

关键步骤二的工具：

关键步骤三的工具：

“分子手术刀”—限制性内切酶“分子针线”—DNA连接酶

“分子运输车”—载体１、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制酶

大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开DNA。思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？③什么叫黏性末端？思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？限制酶所识别的序列，都具有回文序列。②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？任何一种限制酶都只识别和切断特定的核苷酸序列，这是由限制酶的性质所决定的。③什么叫黏性末端？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。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？

会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。２、“分子针线”——DNA连接酶

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。思考：DNA连接酶连接的是什么部位？AATTGCCTTAAG３、运载工具－载体

要让一个从甲生物细胞内取出来的目的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是载体。将外源基因送入受体细胞。

①作用：②条件：（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。（2）具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。（3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如对抗生素的抗性基因、产生具有颜色反应的基因等。③常用种类：质粒、噬菌体和一些动植物病毒。大肠杆菌的质粒：能自主复制的小型环状DNA分子；质粒的存在与否对宿主细胞无影响；3.质粒的复制只能在宿主细胞内完成。

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如抗四环素的标记基因。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进行。质粒的特点:2.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DNAD3.有关基因工程的叙述中，错误的是（）

A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种

B、重组DNA的形成在细胞内完成

C、目的基因须由载体导入受体细胞

D、质粒都可作为载体BD基因工程的一般过程：获取目的基因制备重组DNA分子转化受体细胞筛选出获得目的基因的重组细胞实现功能表达（培养受体细胞并诱导目的基因的表达）从基因文库中获取目的基因：基因文库:

一个生物体的基因组DNA用限制性核酸内切酶部分酶切后，将酶切片段插入到载体DNA分子中，所有这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体，将包含这个生物体的整个基因组，也就是构成了这个生物体的基因文库。

(genelibrary).获得目的基因的方法直接分离基因人工合成基因反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA：“鸟枪法”（“散弹射击法”）(2)根据已知的氨基酸序列合成DNA

：mRNA的核苷酸序列蛋白质的氨基酸序列结构基因的核苷酸序列化学合成推测推测目的基因步骤二：制备重组DNA分子

（1）用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。（2）用同一种限制酶切断带有目的基因的外源DNA片段，使其产生相同的黏性末端。（3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）。

目的基因与载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重新组合的过程。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，如土壤农杆菌转化法。步骤三：转化受体细胞（将携带目的基因的载体导入受体细胞）1.将目的基因导入植物细胞（农杆菌介导转化技术）2.将目的基因导入动物细胞（显微注射技术）3.将目的基因导入微生物细胞

大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:（1）用CaCl2处理细菌，以增大细菌细胞壁的通透性。（2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。（3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。

步骤四：筛选出获得目的基因的重组细胞四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因步骤五：培养受体细胞并诱导目的基因的表达

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。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。思考：依照中心法则分析番茄软化的原因：多聚半乳糖酸酶基因mRNA多聚半乳糖酸酶细胞壁结构被破坏番茄软化转录翻译哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？1、DNA测序仪：2、PCR技术：

能快速地测定DNA样品的碱基序列。

在体外通过酶促反应有选择的大量扩增目的基因或序列的技术。①概念：PCR全称为聚合酶链式反应技术，是一项在体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或序列的技术。③条件：目的基因或序列、四种脱氧核苷酸、DNA聚合酶、一对引物(做启动子)②原理：DNA复制④方式：以指数方式扩增。⑤结果：选修3P14使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增利用PCR技术扩增目的基因①90-95℃变性②

50-65℃退火③70-75℃延伸PCR反应过程：20-40个PCR循环1个PCR循环PCR扩增原理引物延伸延伸5’5’3’3’变性、退火变性、退火过程：a、DNA变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在