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1、第一章 基因工程,1.2 基因工程的原理和技术,1.2 基因工程的原理和技术,一、教学目标： 1.了解基因工程的基本原理。 2.描述重组DNA技术的基本步骤。 二、教学重点、难点： 基因工程的基本原理和基本操作步骤。,浏览课本P5P7，了解基因工程的原理和操作步骤。 二、基因工程的原理和操作步骤： 原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。（既是概念，又是原理） 目的基因的获取； 形成重组DNA分子； 将目的基因导入受体细胞； 筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因表达。,一、自学导引
2、：,三、基因工程操作步骤：,1.第一步：获取目的基因 （1）方法：从基因文库中获取目的基因利用聚合酶链式反应(PCR)技术扩增目的基因（目的基因的序列已知）人工合成目的基因（目的基因的序列已知）,基因DNA文库的构建将总DNA经过酶解，分离不同长短的DNA片段。包含的基因片段分别克隆在质粒或噬菌体载体上，转染细菌或体外包装到噬菌体颗粒上便构成了该生物的基因文库。,利用PCR技术扩增目的基因,聚合酶链式反应，在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基因。,循环,目的基因的扩增呈指数形式扩增（2n）,人工合成基因的方法,反转录法 根据已知的氨基酸序列合成DNA,根据已知蛋白质
3、的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。,蛋白质的氨基酸序列,mRNA的核苷酸序列,结构基因的核苷酸序列,目的基因,实例 1：,1、下列获取目的基因的方法中需要模板链是A.从基因文库中获取目的基因B.利用PCR技术扩增目的基因C.反转录法D.通过DNA合成仪利用化学方法人工合成,B、C,2、形成重组DNA分子, 核心,质粒,DNA分子,限制酶处理,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,一个切口 两个黏性末端,3、将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：,
4、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,提纯基因表达载体,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,Ca2+处理，以增加细菌细胞壁的通透性。,三、基因工程操作步骤：,4.第四步：筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因表达 （1）内容： 检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键） 检测目的基因是否转录出了mRNA 检
5、测目的基因是否翻译成蛋白质（表达） （2）常用的技术： DNA分子杂交技术DNA与DNA杂交 蛋白质分子（抗原抗体）间的杂交,DNA杂交技术,基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带,基因工程的基本操作程序,目的基因的获取,形成重组DNA分子；,将目的基因导入受体细胞,筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因表达,1、从基因文库中获取目的基因 2、利用PCR技术扩增目的基因 3、化学方法人工合成,农杆菌转化法、基因枪法、显微注射法、Ca2+处理法,DNA分子杂交技术、抗原抗体杂交技术,分子检测外的个体水平鉴定,四、本节小结：,例如：,将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因
6、的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,1 用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是 A常用相同的限制性内切酶处理的基因和质粒 BDNA连接酶和 RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达,B,巩固练习,2下列属于获取目的基因的方法的是( ) 利用mRNA反转录形成 从基因组文库中提取 从受体细胞中提取 利用PCR技术 利用DNA转录 人工合成 A B C D,D,3基因工程又叫基因拼接技术。(1)在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以
7、目的基因转录的 为模板， 成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成 。(2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、 。 (3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有 种环状DNA分子，它们分别是 。,信使RNA,逆转录,双链DNA(目的基因),动植物细胞,3,运载体自连的、目的基因片段自连的、 运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子,4如何利用目的基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？（列举两点）,将目的基因插人土壤农杆菌的质粒，构建表达载体，通过农杆菌的转化导人香蕉受体细胞，成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。 生态安全问题包括： 外源基因扩散到其他物种（外源基因漂移）； 转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能； 转基因植株扩散对生物多样性的影响； 转基因植物残体或分泌物对环境的影响。,作业！,
