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1、知识一基因工程的工具与操作程序一、基因工程的工具1.限制酶,(1)存在:原核生物中。(2)作用:识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(3)形成末端类型2.DNA连接酶(1)种类(2)功能:将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键。,一、基因工程的工具1.限制酶,3.载体(1)条件: 能在受体细胞中复制并稳定保存; 具有一至多个限制酶切点; 具有标记基因。(2)种类(3)作用:携带外源DNA片段进入受体细胞。(4)特点:可在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制。,1.获得目的
2、基因(目的基因的获取)(1)方法:从基因文库中获取;人工合成。(2)人工合成的方法:反转录法和化学合成法。(3)目的基因的扩增方法:PCR技术。2.基因表达载体的构建基因工程的核心(1)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体=目的基因+启动子+终止子+标记基因等。启动子:RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA。终止子:使转录终止的一段有特殊结构的DNA短片段。,二、基因工程的基本操作程序,标记基因:鉴定受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)构建过程:,3.将目的基因导入受体细胞
3、,T-DNA（可转移的DNA）可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。,4.目的基因的检测与鉴定识记题组一、原核生物识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端平末端大肠杆菌T4噬菌体质,粒噬菌体的衍生物携带外源DNA片段进入受体细胞二、基因文库反转录化学合成PCR技术在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代目的基因RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA目的基因含有目的基因的细胞同种限制酶DNA连接农杆菌转化法显微注射法转化法受精卵DNA分子杂交分子杂交抗原抗体杂交,知识二基因工程的应用与蛋白质工程一、基因工程的应用与蛋白质工程1.转基因生物(1)概念
4、:是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。(2)优点:运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。,(1)动物基因工程:用于提高动物生长速度从而提高产品产量;用于改善畜产品品质;用转基因动物生产药物;用转基因动物作器官移植的供体等。(2)植物基因工程:培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物;利用转基因改良植物的品质。(3)基因诊断:又称为DNA诊断,是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。(4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例:ADA基因缺陷症的基因治疗
5、。,2.基因工程的应用,4.基因检测和基因治疗的比较,(1)概念:以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(2)基本途径:预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。,3.蛋白质工程,突破一基因工程中的工具酶与目的基因1.与DNA相关的酶(1)五种DNA相关酶的比较,(2)DNA连接酶与限制酶的关系,限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。限制酶是一类酶,
6、而不是一种酶。DNA连接酶起作用时不需要模板。,定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品,定向改造或生产人类所需的蛋白质,实质,获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定,预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列,过程,区别,基因工程,蛋白质工程,项目,区别,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造,联系,只能生产自然界已有的蛋白质,可生产自然界没有的蛋白质,结果,基因工程,蛋白质工程,项目,功能的基本单位,基因的脱氧核苷酸序列代表遗传信息。
7、(2)目的基因是指基因工程操作中需要的外源基因,它是编码某种蛋白质的结构基因,如生物的抗逆性基因、抗虫基因等。(3)基因文库:是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。,2.基因、目的基因和基因文库(1)基因是有遗传效应的DNA片段,是控制生物性状的遗传物质的结构和,便于重组DNA的鉴定和选择,具有特殊的标记基因,可携带多个或多种外源基因,有一个至多个限制酶切割位点,目的基因稳定存在且数量可扩大,稳定并能复制,目的,条件,突破二基因工程的应用1.抗虫棉的培育(1)目的基因:Bt毒蛋白基因(2)抗虫原理:Bt毒蛋白水解成多肽与肠上皮
8、细胞结合,会导致细胞膜穿孔,细胞肿胀裂解,最后造成害虫死亡。注:Bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。(3)受体细胞(4)方法:花粉管通道法(也可用农杆菌转化法或基因枪法),2.动物反应器(1)外源基因:药用蛋白基因(2)表达条件:药用蛋白基因+乳腺蛋白基因(膀胱内表达的相应基因)+启动子(3)受体生物牛、羊等(4)方法:显微注射法(5)种类:乳腺反应器和膀胱反应器。前者受动物性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制,优点是不用提取直接服用;后者需提取后服用,但不受动物性别和年龄的限制。,(1)概念:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞系。(2)外源基因:控制合成抗体、疫苗、激素等的基因。(3)受体细胞:微生物细胞。(4)特点:细菌内没有内质网、高尔基体等,产生的药物可能没有活性。(5)药物提取:从微生物细胞中提取。,3.工程菌,
