3.7基因工程课件

基因工程3.7基因工程3.7基因工程图解：抗虫棉的培育过程【考点1】描述基因工程基本操作的几个步骤：①获得目的基因

②目的基因与载体结合，形成重组DNA③重组DNA导入受体细胞

④目的基因的检测和表达

④③①②1.基因工程操作中最核心、最关键的一步？2.唯一不涉及碱基互补配对的操作步骤?该过程把三种工具全用上了.3.7基因工程方法：已知序列未知序列化学方法合成PCR技术扩增从基因文库获得步骤1：获得目的基因（人们感兴趣的基因）

mRNA逆转录DNA

氨基酸mRNA逆转录DNA

推测PCR技术DNA复制相同点原理DNA复制(碱基互补配对)原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶、原料、引物不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制(PCR扩增仪)主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子3.7基因工程最常用:质粒其他:λ噬菌体、动植物病毒等步骤2：目的基因与载体结合(1)功能：将目的基因导入受体细胞。(2)类型(3)应具备条件：【注意】与细胞膜上载体的区别：两者的化学本质和作用都不相同。

常见的标记基因：抗生素抗性基因、产生特定颜色的表达产物基因、发光基因等①能在宿主细胞中稳定地保存并复制;②具有一至多个酶切位点，以便与外源基因连接；③具有标记基因，供重组DNA的检测和鉴定。3.7基因工程

细胞类型常用方法受体细胞转化过程植物细胞将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上动物细胞将含有目的基因的表达载体提纯→获得受精卵→显微注射→早期胚胎培养→胚胎移植→发育成为具有新性状的动物微生物细胞用Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收步骤3：重组DNA导入受体细胞农杆菌转化法显微注射法CaCl2处理增大细胞壁通透性体细胞受精卵原核细胞或酵母菌3.7基因工程花粉管通道法在授粉后向子房注射含目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。该方法于80年代初期由我国学者周光宇提出，我国目前推广面积最大的转基因抗虫棉就是用花粉管通道法培育出来的。该法的最大优点是不依赖组织培养人工再生植株，技术简单，不需要装备精良的实验室，常规育种工作者易于掌握。3.7基因工程

1.植物：常用体细胞(经组织培养)；2.动物：常用受精卵(一般不用体细胞)；3.微生物：大肠杆菌、酵母菌等；但要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素，则必需用真核生物酵母菌——因需要内质网、高尔基体的加工、分泌。4.一般不用支原体，原因是它营寄生生活;5.一定不能用哺乳动物成熟红细胞,原因是它无细胞核,不能合成蛋白质。关于“受体细胞”的几点说明：3.7基因工程步骤4：目的基因的检测和表达3.7基因工程基因工程的基本原理和理论基础概括如下图：

3.7基因工程在生物体外对DNA分子进行人工剪切、拼接，对基因进行改造和重新组合，再导入生物体内使导入的基因得以表达。基因工程的别名原理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基因重组DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物2.基因工程的概念3.7基因工程【考点2】基因工程中工具酶和载体的应用限制性内切酶DNA连接酶载体分布作用结果主要在微生物中，如细菌和酵母菌识别特定的核苷酸序列并在特定切点上切割产生黏性末端所有细胞形成磷酸二酯键形成重组DNA细菌质粒、噬菌体和动植物病毒将目的基因送入受体细胞目的基因在受体细胞内稳定保存并复制表达3.7基因工程GCTTAAAATTCGGAATTCCTTAAG

DNA被限制酶切断后,有两个反向互补的

“黏性末端”。１、“基因的剪刀”──限制性内切酶3.7基因工程①限制酶切割的化学键为__________。

②在切割目的基因和运载体时要求用______限制酶,目的是产生相同的黏性末端。

③将一个基因从DNA分子上切割下来,需要____个限制酶，同时____个产生黏性末端。

④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端______，同一个DNA分子用不同的限制酶产生的黏性末端_______。

磷酸二酯键同一种24都相同不一定相同提醒：3.7基因工程

拓展提升：DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA

连接酶DNA

聚合酶作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需模板不需要需要连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羟基上,形成磷酸二酯键作用结果将两个DNA片段连接成重组DNA分子合成新的DNA分子3.7基因工程3、基因的运输工具——质粒①能在宿主细胞中复制并稳定地保存;请思考:

质粒为什么适合做运载体?②具有多个限制酶切点；③具有标记基因.细菌拟核外能自主复制的小型环状DNA分子（但不是细胞器）明确：质粒既可在自身细胞、受体细胞，也可在体外复制。3.7基因工程1.基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是--G↓GATCC--;限制酶II的识别序列和切点是--↓GATC--。根据图示判断下列操作正确的是：()

A．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割

B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割

C．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割

D．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割A3.7基因工程2.（07广东）现有一长度为1000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoRI酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnI单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是（）D3.7基因工程3.限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现以3种不同的限制性内切酶对6.2kb大小的线状DNA进行剪切后。用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示。请问：3种不同的限制性内切酶在此DNA片段上相应切点的位置是()D3.7基因工程5.(09浙江卷,3)下列关于基因工程的叙述,错误的是 ()A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达D3.7基因工程5.(09·重庆卷,2)下表有关基因表达的选项中，不可能的是 ()基因表达的的细胞表达产物A细菌抗虫蛋白基因抗虫棉叶肉细胞细菌抗虫蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮肤细胞人酪氨酸酶C动物胰岛素基因大肠杆菌工程菌细胞动物胰岛素D兔血红蛋白基因兔成熟红细胞兔血红蛋白D3.7基因工程6.(09·福建)转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答:

(1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶

,对

进行切割。

(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有____________作为标记基因。

(3)香蕉组织细胞具有

,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的

。

脱分化、再分化PstⅠ、EcoRⅠ含抗病基因的DNA、质粒抗卡那霉素基因全能性3.7基因工程植物方面提高植物的抗虫、抗病、抗逆性改良植物的品质动物方面提高动物生长速度用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体疾病治疗

Δ基因诊断

Δ基因工程药物

Δ基因治疗环境保护【考点3】基因工程的应用（如基因工程胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫苗）乳腺生物反应器

膀胱生物反应器

把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。优点：①与杂交育种相比：②与诱变育种相比：克服远缘杂交不亲和障碍定向改造生物性状。3.7基因工程改良植物的品质3.7基因工程基因诊断：

也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。

基因探针：一段与目的基因互补的用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的特异核苷酸序列；它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。

原理：DNA分子杂交；概念：3.7基因工程基因诊断技术在什么方面发展迅速？

在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。1）β—珠蛋白的DNA探针→镰刀状细胞贫血症

2）苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症

3）白血病患者细胞中分离出的癌基因探针→白血病举例：3.7基因工程4．基因工程与生态环境保护⑴环境监测：

基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来3.7基因工程⑵环境污染治理：

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。3.7基因工程提取目的基因

【考点1】基因工程的基本操作过程目的基因与运载体结合，形成重组DNA重组DNA导入受体细胞

目的基因的检测和表达

直接分离基因：

人工合成基因

常用的载体：

涉及的酶：

动物：

植物：

判断目的基因是否导入：判断目的基因是否表达：

鸟枪法、PCR技术；ｍRNA逆转录；氨基酸推测限制酶/DNA连接酶质粒、噬菌体、动植物病毒显微注射法花粉管通道法标记基因受体细胞培养成的个体是否表现特定的性状基因文库3.7基因工程农杆菌转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中