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1、又称基因拼接技术,或重组DNA技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。,一、基因工程的概念,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,定向改造生物性状，获得人类需要的基因产物,原理,基因重组（广义）,对概念的理解,普通棉,苏云金杆菌：含抗虫基因，能表达毒性很强的蛋白质晶体-伴胞晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。,抗虫棉,实例展示,培育转基因抗虫棉的简要过程：,你认为上述培育转基因抗虫棉的关键步骤有哪些？,普通棉花(无抗虫特性),苏云金芽孢杆菌,抗虫基因,导入,实例展示,培育转基
2、因大肠杆菌的关键步骤：,二、基因操作的工具,1.基因的剪刀,1）名称：限制性核酸内切酶(限制酶)本质：蛋白质2）分布：主要在微生物体内3）切割对象：磷酸二酯键4）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,专一性,限制性内切酶（EcoR）作用过程,EcoRI限制酶识别GAATTC的序列后，并在G和A之间将这段序列切开，那将会发生什么样的变化？,黏性末端,黏性末端,EcoRI限制酶的切割,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,结果：切开了1个切口，形成了2个黏性末端,剪切的对象是磷酸二酯键,
3、G,A,3,5-磷酸二酯键,3端,5端,3端,5端,磷酸二酯键,10,仔细观察各限制酶识别的特定序列，找出切割后各自的黏性末端,限制酶的识别序列,模型构建1,练习使用EcoRI剪切目的基因,黏性末端,结果：切开了？个切口，形成了？个黏性末端,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,是,2.基因的针线1）名称：DNA连接酶本质：蛋白质2）作用对象：连接DNA片段间的磷酸二酯键,磷酸二酯键,磷酸二酯键,DNA连接酶的作用过程,两DNA片段要具有互补的黏性末端才能拼起来,DNA连接酶的缝合作用,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，,注意：DNA连接酶连接双链DNA片段中互补的
4、黏性末端缺口,AATTG,C,A,A,T,T,A,A,T,T,DNA聚合酶的作用,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？,不是，连接的对象不同,基因的针线：DNA连接酶,DNA连接酶连接的是DNA骨架上的缺口，不是碱基间的氢键,模型构建2,使用DNA连接酶制作重组DNA分子,甲片段,重组DNA分子,DNA连接酶的作用是：,A.子链和母链之间形成氢键B.黏性末端之间形成氢键C.两个DNA末端间的缝隙连接（磷酸二酯键）D.A、B、C都对,C,下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是,CTGCAG,G,CTTAA,G,ACGTC,AATTC,G,A.；B.；C.
5、；D.以上都不对,A,据右图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是（）A.限制性内切酶可以切断a处，DNA连接酶可以连接a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.连接C处的酶可以为DNA连接酶,D,3.基因的运输工具1）名称：运载体本质：DNA,2）常用种类：a.质粒(最常用)(小型环状DNA)b.噬菌体或某些动植物病毒(DNA病毒）,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子.,运载体需要的条件：有1多个限制酶切点（2）导入基因能在受体细胞中复制、表达（3）有某些标记基因，便于筛选,（2）假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录
6、，转基因生物能有预想的效果吗？,运载体如果没有切割位点将会怎样？,（3）目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,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DNA,D,下列说法是否正确？基因工程中用到了3大工具酶：限制酶、DNA连接酶、运载体,错,三、基因工程的“四步曲”,提取目的基因,1,目的基因与运载体结合,2,将目的基因导入受体细胞,3,目的基因的检测和表达,4,用识别GAATTC的限制酶切割,用相同的限制酶,重组质粒(重组DNA),质粒,基因工程的基本过程,重组DNA分子导入受体细胞,能接纳重组质粒的活细胞称为受体细胞,导入,扩增,
7、受体细胞,常用的受体细胞是？导入的方法?,目的基因的筛选和表达,为什么要筛选？如何筛选？,筛选的结果？,如何判断目的基因真正起作用？,导入,接种培养,接种培养,接种培养,含有四环素的完全培养基,完全培养基,大肠杆菌不含抗四环素基因,证明：,不存活,含有四环素的完全培养基,证明：,大肠杆菌的受体细胞含有目的基因,四环素抗性基因,四环素抗性基因,存活,如何把导入了目的基因的受体细胞筛选出来？,存活,1,2,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀限制性内切酶,2.基因的针线连接酶,3.基因的运输工具运载体,基因工程的操作步骤,基因工程的原理,小结,基因重组,四、基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,转
8、黄瓜抗青枯病基因的甜椒,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),导入贮藏蛋白基因的超级羊,2、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将
9、合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,3、环境保护基因工程做成的“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。,利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。,exercise,基因工程的正确操作步骤是:,使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因,B.
10、C.D.,小试身手,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是()限制酶连接酶解旋酶还原酶,A,基因工程技术中的目的基因主要来源于,A.自然界现存在生物体内的基因B.自然突变产生的新基因C.人工诱变产生的新基因D.科学家在实验室中人工合成的基因,A,下列关于基因工程的叙述中,正确的是:,A.限制酶只用于切割提取目的基因B.细菌体内的环状DNA均可作运载体C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.,以下说法正确的是:,A.目的基因是指重组DNAB.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达,C,B,基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：,（2）基因表达的含义是：,（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：,（4）基因工程操作中的工具是：,海藻糖合成酶基因的获取,目的基因与运载体结合,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测和表达,基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状,
