高中生物第一章基因工程1.1基因工程概述

第一节基因工程概述1/29能否让禾本科植物也能够固定空气中氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？能否让微生物产生出人胰岛素、干扰素等宝贵药品？经过多年努力，科学家于20世纪70年代创建了能够定向改造生物新技术——基因工程。2/291、说出基因工程概念；2、简述基因工程诞生历程；3、说出DNA重组技术所需三种基因工具作用；4、简述基因工程基本操作程序步骤。3/29一、基因工程概念

基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，经过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物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示，产生出人类所需要基因产物。4/29基因工程别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要基因产物剪切→拼接→导入→表示5/29理论基础DNA是遗传物质发觉DNA双螺旋结构确实立遗传信息传递方式(中心法则)认定技术保障基因工程工具发觉和应用

限制性核酸内切酶

DNA连接酶基因载体(如质粒)二、基因工程诞生和发展6/29提取抗虫基因棉花细胞苏云金芽孢杆菌(有抗虫特征)

普通棉花(无抗虫特征)与运载体DNA拼接，导入(含抗虫基因)

棉花植株(有抗虫特征)基因工程培育抗虫棉简明过程7/29怎样将苏云金芽孢杆菌细胞内抗虫基因从它DNA分子中切割下来？怎样将切下来抗虫基因与运载体DNA连接起来？怎样将重组DNA运输到棉花细胞？需要切割DNA工具（分子手术刀）需要连接DNA片断工具

（分子缝合针）需要基因转移工具（分子运输车）

——限制性核酸内切酶——DNA连接酶——基因载体工具酶思考8/291、限制性核酸内切酶（简称限制酶）能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列酶。含义：主要从原核生物中分离得到起源：磷酸与脱氧核糖之间磷酸二酯键

作用部位：有专一性。即一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列，并在特定切点上切割DNA分子。作用特点：产生黏性未端

作用结果：三、基因工程工具9/29EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC识别GAATTC序列，并在G和A之间切开限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出核苷酸，他们之间碱基恰好互补配对，所以称这些片断为黏性末端。10/29AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’11/29要想取得某个特定性状基因必须用限制性核酸内切酶切几个切口？可产生几个黏性末端？切两个切口，产生四个黏性末端。假如把两种起源不一样DNA用同一个限制酶来切割，会怎样呢？会产生相同黏性末端。思考12/29CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA13/292、DNA连接酶两条链骨架部分，形成磷酸二酯键

连接部位：含有相同黏性末端两个DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。结果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA14/29

用DNA连接酶连接两个相同黏性未端要形成几个磷酸二酯键？2个

用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？4个外源基因（如抗虫基因）怎样才能运输到受体细胞（如棉花细胞）？需要“分子运输车”——基因进入受体细胞载体思考15/293、基因载体（运载体）

作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。作用：条件：⑴能在宿主细胞内自我复制并稳定地保留⑵有一个或多个限制酶切点，可使外源基因插入其中⑶含有一些遗传标识基因，以便进行筛选⑷对受体细胞无害

质粒（最惯用）、噬菌体和一些动植物病毒种类：16/29假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？作为载体假如没有限制酶切割位点将怎样？外源基因是否进入受体细胞，你怎样去觉察？假如载体对受体细胞有害将怎样？会在细胞增殖中丢失

外源基因不可能插入

假如载体上有遗传标识基因，就可经过标识基因表示来检测。

将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入外源基因也可能无法表示。思考17/29四、基因工程普通过程与技术获取目标基因形成重组DNA分子将重组DNA分子导入受体细胞筛选含有目标基因受体细胞目标基因表示18/29取出DNA用限制酶切断DNA当前被较广泛提取使用目标基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。获取目标基因方法1、直接分离基因19/292、人工基因合成法直接合成法：已知某基因序列前提下,能够用化学方法合成或用PCR技术扩增大量获取目标因.(如胰岛素基因)

想一想:还有其它方法可以合成目标基因吗?DNA合成仪PCR扩增仪20/29目标基因与运载体结合-----形成重组DNA提取质粒并用限制酶切割用连接酶将目标基因和质粒连接用限制酶切割目标基因和用相同限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目标基因插入切口处，让目标基因黏性末端与切口上黏性末端互补配对后，在DNA连接酶作用下连接形成重组DNA分子21/29将重组DNA导入受体细胞并扩增将目标基因导入受体细胞将受体细胞进行扩增基因工程中惯用受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。如用质粒作运载体,则选大肠杆菌为受体细胞导入受体细胞惯用方法是借鉴细菌或者病毒侵染细胞路径。通常还要对一些受体细胞进行增大通透性处理。22/29筛选含有目标基因受体细胞受体细胞是否具运载体特有“标识基因”所控制性状检测依据：

前三步处理十分繁锁，为确保目标基因得到有效利用，通惯用大量受体细胞来接收不多目标基因。这么，处理受体细胞中真正摄入了目标基因极少，必须将它从中检测出来。23/29目标基因表示是否有目标基因表示产物表示依据：外源基因在受体细胞内表示理论基础，基因是控制生物性状基本单位，生物界共用一套遗传密码，遗传信息传递都遵照中心法则信息流动方向。24/291、科学家们经过多年努力，创建了一个新兴生物技术——基因工程，实施该工程最终目标是（）A.定向提取生物体DNA分子B.定向地对DNA分子进行“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物遗传性状D25/292、以下说法正确是（）A.全部限制酶只能识别一个特定核苷酸序列B.质粒是基因工程中唯一运载体C.载体必须具备条件之一是：含有多个限制酶切点，方便与外源基因连接D.基因控制性状都能在后代表现出来C26/293、人们常选取细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因主要作用是（）A.提升受体细胞在自然环境中耐药性B.有利于对目标基因是否导入受体细胞进行检测C.增加质粒分子分子量D.便于与外源基因连接B27/294、以下哪项不是基因工