基因工程-课件

你们好每100kg猪或牛的胰腺中仅可提取4~5g。

1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。治疗糖尿病特效药——

据WTO调查：

2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我国约6000万。胰岛素思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？2基因工程的产物34是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因技术，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。又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。思考：◊与诱变育种相比，其特点是

；与杂交育种相比，其特点是◊在______水平上进行操作。◊基因工程的对象：

。◊基因工程的原理：

。◊基因工程的结果：

。①定向改造生物性状分子一、基因工程②克服远缘杂交不亲和的障碍

基因人类需要的转基因产物基因重组概念：5

艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。二、基因工程的理论基础6

沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。7克里克等提出中心法则DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制8

1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。9问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。

想一想需要做哪些关键工作？苏云金芽孢杆菌毒蛋白普通棉花抗虫棉10基因工程培育抗虫棉的简要过程：在以上过程中关键步骤或难点是什么？普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因通过运载体导入含抗虫基因的转基因棉花转基因棉花有抗虫特性11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“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞12解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀”——限制性核酸内切酶关键步骤一：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“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞“分子缝合针”——DNA连接酶“分子运输车”——基因进入受体细胞的运载体三、DNA重组技术的基本工具131、基因工程的指“限制性核酸内切酶

”微生物特异性。一般来说，一种内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割2）来源:3）特点:“”这个特点说明了：酶具有专一性1）（又叫限制性内切酶或限制酶）144）举例: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。5）结果:产生黏性未端和平末端。15限制酶的识别序列：16SmaⅠ平末端平末端17

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:形成的粘性末端可能不同，也可能相同不同的限制酶呢？具有18寻根问底你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？

原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。192：基因工程的指“DNA连接酶”“”2）作用：连接“梯子”断口的“扶手”而非“梯子”中间的“踏板”。其作用与限制性内切酶相反，作用点相同1）连接部位：磷酸二酯键20DNA连接酶的作用过程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）结果：21思考：两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，再用DNA连接酶连接，会怎样呢？22“分子缝合针”——DNA连接酶两者都是将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。但E·coli

DNA连接酶只能“缝合”黏性末端不能“缝合”平末端；而T4DNA连接酶既能“缝合”黏性末端又能“缝合”平末端。根据来源不同可分为:E·coli

DNA连接酶T4DNA连接酶在性质上两者异同点：23DNA聚合酶DNA连接酶区别DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?将单个核苷酸之间形成磷酸二酯键，聚合成DNA在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键24……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同来源的DNA片段混合将不同种来源的DNA片段连接起来生物A基因片段生物B基因片段……G

AATTC…………CTTAA

G……酶切……GAATTC…………CTTAAG…………G

AATTC…………CTTAA

G…………G

AATTC…………CTTAA

G……同一种253、基因的运输工具——运载体作用：将外源基因送入受体细胞。条件：（1）能在宿主细胞内复制并稳定地保存。（2）具有多个限制酶切点，以便于外源基因相连。（3）具有某些标记基因，便于筛选种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。26标记基因，便于进行检测。常用的载体：质粒双链环状的DNA分子本质：27基因工程的基本工具28１、获得目的基因供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因四、基因工程基本步骤：如果序列是已知的，有两种方法：①化学方法合成②用PCR方法扩增如果序列是未知的：从基因文库中获取29提取目的基因的方法⑴直接分离基因(从基因文库中获取）——鸟枪法

将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。

该法最大的缺点是带有很大的盲目性，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。⑵人工合成基因法有两种方法：

①直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。30DNA合成仪（3）利用PCR技术扩增目的基因②逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。312、目的基因与运载体结合形成重组DNA分子注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用DNA连接酶连接。核心32基因表达载体的构建——核心质粒DNA分子一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种限制酶

目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。33

科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。资料:34基因表达载体的组成：a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因353、将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。36(1)受体细胞常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物（大肠杆菌、酵母菌）等。（2）要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物（需内质网、高尔基体的加工、分泌），如酵母菌。（3）一般不用支原体，原因是它营寄生生活。（4）一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。37方法导入植物细胞导入动物细胞导入微生物细胞——显微注射法——用氯化钙处理大肠杆菌，增加大肠杆菌细胞壁的通透性——农杆菌转化法3839小结：将目的基因导入受体细胞生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射技术Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子40(四)目的基因的检测与鉴定——检查是否成功检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA

上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法——方法——方法——DNA分子杂交分子杂交抗原抗体杂交414、筛选含有目的基因的受体细胞根据受体细胞是否含有标记基因来筛选5、目的基因的表达

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。为什么要筛选受体细胞？42基因操作的基本步骤示意图431）基因工程依据的遗传学原理是（）A．基因突变B．基因重组C．染色体变异D．DNA复制练习B442）以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习453）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练习464）有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来