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1、选修3：现代生物科技专题Modern Biotechnology,1、基因工程 2、克隆技术 3、胚胎工程 4、生物技术的安全性和伦理问题 5、生态工程,第一章 基因工程,1.1 工具酶的发现和基因工程的诞生,1、什么是基因；,2、什么是基因工程；,有遗传效应的核酸片段（遗传物质）,真核生物、原核生物、DNA病毒,RNA病毒,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，通过对DNA分子进行人工“剪切”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,基因拼接技术或DNA重
2、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,实 质：,（定向）基 因 重 组,检测与鉴定,基因工程 操作的基本步骤, 目的基因的获得 重组DNA的形成 重组DNA导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达,1.获得目的基因,化学方法合成目的基因，如胰岛素基因,从基因文库中寻找,目的基因的序列是已知的,聚合酶链式反应（PCR）扩增目的基因,目的基因的序列是未知的,1.获得目的基因,限制性核酸内切酶,1、限制性内切酶作用过程,限制性核酸内切酶,一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,A A T T C,G,C T T A A,G,重
3、播,大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制性内切酶作用部位？,磷酸二酯键，不是氢键。,粘性末端,粘性末端,限制性核酸内切酶,2、分布：,主要在细菌中。,4、特点：,特异性， 即识别特定核苷酸序列，切割特定切点,例如：大肠杆菌的一种限制性核酸内切酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,5、结果：,产生粘性末端,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,4000种,3、种类：,2、形成重组DNA分子, 核心,DNA连接酶 质粒载体,基因的针线：DNA连接酶,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的粘性末端？,用同种限制酶切割,
4、DNA连接酶,DNA连接酶,磷酸二酯键，不是氢键。,1、连接酶的作用：,将互补配对的两个粘性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,2、连接的部位：,质粒载体,标记基因， 便于检测重组DNA分子,质粒是能自主复制的双链环状DNA分子,载 体,要让一个从甲生物细胞内取出来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,1、条件：,2、种类：,细菌、酵母中质粒载体改造和修饰后的噬菌体动植物病毒,2、形成重组DNA分子, 核心,质粒,目的基因,限制性核酸内切酶处理,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,一
5、个切口 两个黏性末端,3. 将重组DNA分子导入受体细胞转化,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,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。,1.将目的基因导入植物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,2.将目的基因导入动物细胞,显微注射技术（最多、最有效）,3.将目的基因导入微生物细胞,CaCl2处理，以增加细菌细胞壁的通透性。,受体细胞(细菌) 氯化钙处理 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,将重组质粒导入细菌,4. 筛选含有目的基因受体细胞 筛选方法 可以通过检测标记基因的有无，判断目的基因是否导入。
6、 如：重组DNA分子，由具有青霉素抗性的质粒和外源DNA组合形成，则可检测受体细胞是否具有青霉素抗性，判断目的基因是否导入。 5. 目的基因的表达 重组DNA分子(目的基因)进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，产生特定的蛋白质。,基因工程操作的工具,限制性核酸内切酶 DNA连接酶 质粒载体,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，这说明基因是有遗传效应的DNA片段，具有一定的独立性，同时可以说明各种生物共用一套遗传密码。,1.说出基因工程的含义并
7、指出基因工程的主要内容； 2.说出限制性核酸内切酶的含义及作用特点； 3.说出DNA连接酶的作用； 4.简述质粒的含义、特性及其在基因工程中的作用 ；,小结：,知识点： 1、基因定义； 2、基因工程定义； 3、基因工程的3种工具； 4、限制性内切酶的特点； 5、限制性内切酶和DNA连接酶的作用部位； 6、载体的种类和最常见的载体； 7、作为载体所需具备的5个条件；,2010.7.6生物作业： 每人准备一本专门本子 整理知识点 世纪金榜P3-4,1.简述基因工程的原理 2.描述基因工程基本步骤的几个步骤 3.举例说出筛选含有目的基因的受体细胞的原理,小结：,知识点： 1、基因工程的基本原理； 2、基因工程的5个基本操作步骤； 3、获得目的基因的3种方法； 4、重组DNA分子的形成过程图； 5、筛选含有目的基因的受体细胞的原理和方法。,2010.7.7生物作业： 整理知识点 世纪金榜P7-8,
