可用：基因工程及其应用

可用：基因工程及其应用第一页，共40页。3、参与国家有哪些？进展如何？参与国：美、英、法、德、日、中（1%）

2000年6月26日绘制人类基因组草图

2003年绘制人类基因组精图2、什么是“人类基因组计划”？主要内容是什么？分析测定人类基因组的核苷酸序列;绘制遗传图、物理图、序列图和转录图第二页，共40页。2.在一个真核细胞基因的编码区中，有2个外显子和1个内含子，测得一个外显子有126个碱基，另一个外显子有180个碱基，内含子有36个碱基，那么这个编码区的碱基序列最多能编码的氨基酸个数？3.人和红螺菌的细胞中都有由104个氨基酸组成的细胞色素C，这两种生物控制合成细胞色素C的基因中编码区的脱氧核苷酸数目的大小关系是什么？为什么？51人远多于红螺菌人的基因结构中的编码区中含有内含子第三页，共40页。5.已知某物种的细胞中含有26个DNA分子，其中有2个DNA分子各含有24000个碱基，由这两个DNA分子所控制合成的多肽链中，最多含有多少种氨基酸：A.8000B.4000C.16000D.204.某基因中含有1200个碱基对，则由它控制合成的含有两条肽链的蛋白质分子中最多含有肽健的个数是:A．198个B．398个

C．400个D．798个第四页，共40页。第三章遗传与基因工程第三节基因工程简介第五页，共40页。基因决定性状（一）青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素第六页，共40页。基因决定性状（二）家蚕能够吐出蚕丝为人类利用第七页，共40页。基因决定性状（三）与豆科植物互利共生的根瘤菌能够固定空气中的氮第八页，共40页。定向基因改造设想设想一: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。第九页，共40页。标准概念：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“切割”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。一、基因工程的概念通俗概念：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。第十页，共40页。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达基因重组基因工程的概念最大的优点是：定向改造生物性状第十一页，共40页。基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？第十二页，共40页。基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：基因的剪刀——限制性内切酶基因的针线——DNA连接酶基因的运载工具——运载体解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？第十三页，共40页。二、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──DNA限制性内切酶（限制酶）（1）分布：主要存在微生物中（目前发现200多种）（2）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。（专一性）EcoRI

—GAATTC—

—CTTAAG—BamHI

—GGATCC——CCTAGG—识别反向重复序列，切割后形成黏性末端。第十四页，共40页。限制性内切酶EcoRI第十五页，共40页。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。第十六页，共40页。（3）作用结果：产生黏性末端(也有可能是平末端)切割DNA分子时产生的两种不同末端第十七页，共40页。（4）作用部位：磷酸二酯键，不是氢键

T1234512345

A什么叫磷酸二酯键？第十八页，共40页。GAATTCCGTAGAATTCGGATT尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT练一练GGCATCTTAAAATTCCGTAG第十九页，共40页。DNA连接酶与DNA聚合酶有什么区别呢？（2）作用部位：磷酸二酯键，不是氢键GCTTAAAATTCG磷酸二酯键磷酸二酯键（1）作用对象：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２、基因的针线──DNA连接酶第二十页，共40页。

DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？相同点：两者都是形成磷酸二酯键。不同点：DNA连接酶:是将DNA片段上的两个粘性末端连接起来，不需要模板。

DNA聚合酶:在DNA复制中，以DNA一条链为模板，将单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接起来，形成一条与模板链互补的DNA链；第二十一页，共40页。3、基因的运输工具——运载体②具备条件：③种类：能自我复制、稳定保存。

具有多个限制酶切点。

具有某些标记基因。质粒、噬菌体和动植物病毒。①作用：将外源基因送入受体细胞。第二十二页，共40页。什么是质粒？细胞拟核外或染色体外能自主复制的双链环状DNA分子存在于细菌以及酵母菌等生物中细菌的质粒比细菌的拟核DNA小得多带有少量基因常有抗生素抗性基因,使细菌有抗药性质粒与宿主细胞的关系质粒的存在对宿主细胞无影响，质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒（最常用的运载体）第二十三页，共40页。常用的运载体——质粒（标记基因）（环状DNA分子）第二十四页，共40页。pBR322多个酶切位点抗四环素基因（tcr）抗安苄青霉素基因（amp）第二十五页，共40页。第二十六页，共40页。二基因操作的基本步骤１、提取目的基因——将

需要的基因从供体生物

的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶广泛使用目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、干扰素基因、植物抗病基因、种子贮藏蛋白基因等。第二十七页，共40页。用限制酶切断成许多片段⑴直接分离基因法鸟枪法（散弹射击法）把带有目的基因的DNA片段分离出来供体细胞中的DNA限制酶切成许多片段运载体重组DNA受体细胞基因扩增（大量复制）分离含有目的基因的细胞最大的优点：操作简单最大的缺点：盲目性大，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。第二十八页，共40页。⑵人工合成基因

(真核细胞)DNA合成仪有两种方法：

①反转录法：

②直接合成法：目的基因的mRNA单链DNA逆转录双链DNA（目的基因）合成氨基酸序列推测mRNA核苷酸序列推测基因的核苷酸序列化学合成目的基因优点：针对性强，目的基因不含内含子第二十九页，共40页。2、目的基因与运载体结合（1）实质：将不同来源的DNA重新组合的过程第三十页，共40页。（2）过程用同一种限制酶切割质粒和目的基因产生相同的黏性末端重组DNA分子（重组质粒）思考：目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？将目的基因插入质粒切口处DNA连接酶三种情况：目的基因与目的基因结合质粒与质粒结合目的基因与质粒结合第三十一页，共40页。目的基因与运载体结合质粒目的基因限制酶DNA连接酶重组DNA第三十二页，共40页。3、将目的基因导入受体细胞导入扩增（1）常用受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、土壤农杆菌、动植物细胞（2）导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞途径如受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙（Cacl2）第三十三页，共40页。4、目的基因的检测和表达无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物（1）受体细胞是细菌的检测：将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有标记基因的表达产物。检测：通过检测受体细胞是否表现出标记基因所控制的性状，来判断目的基因是否导入表达：通过受体细胞是否表现出目的基因所控制的特定性状，来确定目的基因是否表达第三十四页，共40页。（2）受体细胞是多细胞生物的检测:将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，目的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。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。第三十五页，共40页。基因工程的成功能说明哪些问题1.不同的基因能拼接在一起，说明了基因都具有双螺旋结构，都是由四种脱氧核苷酸构成。2.一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明①基因是有遗传效应的DNA片段，具有一定的独立性②同时可以说明各种生物共用一套遗传密码。第三十六页，共40页。小结基因工程的基本内容基因操作基本步骤基因操作的工具限制性内切酶DNA连接酶运载体2.目的基因与运载体结合4.目的基因的检测和表达3.将目的基因导入受体细胞1.提取目的基因第三十七页，共40页。1、作为基因的运输工具——运载体，必须具备的条件之一及理由是（）A、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达B、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因C、具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选B习题巩固第三十八页，共40页。2.要使目的基因与对应