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1、基因工程的基本内容课件一一 基因工程的基本内容基因工程的基本内容主要内容主要内容1）基因工程的概念）基因工程的概念2）基因操作的工具）基因操作的工具3）基因操作的基本步骤）基因操作的基本步骤基因工程的基本内容课件什么叫基因工程？什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因拼接技术或基因工程又叫基因拼接技术或DNA重重组技术。是指按照人们的意愿组技术。是指按照人们的意愿,在生物体外，在生物体外，通过对通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼拼接接”，对生物的基因进行改造和重新组合，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗
2、传性状，产生出人类需要的基因产物。遗传性状，产生出人类需要的基因产物。（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程的基本内容课件（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切剪切剪切 拼拼拼拼接接接接 导导导导入入入入实质：实质：（定向）基因重组（定向）基因重组检测与鉴定检测与鉴定检测与鉴定检测与鉴定基因工程的基本内容课件基因工程培育抗虫棉的简要过
3、程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) )苏云金杆菌苏云金杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入棉花细胞棉花细胞( (含抗虫基因含抗虫基因) )棉花植株棉花植株( (有抗虫特性有抗虫特性) )上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？基因工程的基本内容课件（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一：从苏云金杆菌细胞内提取出从苏云金杆菌细胞内提
4、取出来抗虫基因来抗虫基因关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因与运载体抗虫基因与运载体DNA拼接拼接关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因导入受体抗虫基因导入受体(棉花棉花)细胞细胞基因工程的基本内容课件解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：“分子手术刀分子手术刀”限制性核限制性核酸内切酶酸内切酶“分子缝合针分子缝合针”DNA连接连接酶酶“分子运输车分子运输车”运载体运载体基因工程的基本内容课件“分子手术刀分子手术刀”限制性
5、核酸内切酶（简称限制酶）限制性核酸内切酶（简称限制酶）（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序即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列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。分子。特特 点：点：限制酶是在生物体限制酶是在生物体( (主要是微生物主要是微生物) )内的一类酶，内的一类酶，能将外来的能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。这类酶存在于原核生物中有什么作用呢？这类酶存在于原核生物中有什么作用呢？切割外源切割外源D
6、NA，使之失效，达到保护自身的目的。，使之失效，达到保护自身的目的。专一性专一性基因工程的基本内容课件限制性核酸限制性核酸内切酶内切酶(称限称限制酶制酶)能够识能够识别双链别双链DNA分子的某种分子的某种特定核苷酸特定核苷酸序列序列,并且使并且使每一每一 条链中条链中特定部位的特定部位的两个核苷酸两个核苷酸之间的磷酸之间的磷酸二酯键断开二酯键断开基因工程的基本内容课件“分子手术刀分子手术刀”限制性内切酶限制性内切酶（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具如：大肠杆菌如：大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能的一种限制酶能识别识别 GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切之间切开。开。限制
7、酶限制酶基因工程的基本内容课件基因工程的基本内容课件基因工程的基本内容课件基因工程的基本内容课件 DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的分子经限制性核酸内切酶切割产生的 DNA片段末端通常有哪两种形式？片段末端通常有哪两种形式？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具有黏性末端和平末端两种有黏性末端和平末端两种那么，在中轴线两侧的双链那么，在中轴线两侧的双链DNA上的碱上的碱基有什么特点呢？基有什么特点呢？不管是产生黏性末端还是平末端，在中不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称上的碱基旋转对称基因工程的基本内容课件“分子手术刀分子手术刀”限制性内切
8、酶限制性内切酶（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具限制限制限制限制酶酶酶酶识别序列识别序列基因工程的基本内容课件什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互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。补配对，这样的切口叫黏性末端。游离片段游离片段基因工程的基本内容课件要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
9、几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶用同一种限制酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。会产生相同的黏性末端。是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的就真的合成重组的DNA分子了分子了? 实际还不够实际还不够,还需要还需要DNA连接酶进行连接。连接酶进行连接。基因工程的基本内容课件（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶两者都是将双链两者都是将双链DNA片段片段“缝合缝合
10、”起来，恢复起来，恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键。但但Ecoli DNA连接酶只能连接酶只能“缝合缝合”黏性末端不黏性末端不能能“缝合缝合”平末端；而平末端；而T4 4 DNA连接酶既能连接酶既能“缝缝合合”黏性末端又能黏性末端又能“缝合缝合”平末端。平末端。根据来源不同可分为哪两类？在性质上根据来源不同可分为哪两类？在性质上两者又有什么异同呢？两者又有什么异同呢？Ecoli DNA连接酶和连接酶和T4 4 DNA连接酶。连接酶。基因工程的基本内容课件“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 DNA连
11、接酶可把黏性末端之间的缝连接酶可把黏性末端之间的缝隙隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的断口连接起来，这样一个重组的DNA分分子就形成了。子就形成了。基因工程的基本内容课件基因工程的基本内容课件（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？为什么？为什么？ 不是一回事。相同点：形成磷酸二酯键不是一回事。相同点：形成磷酸二酯键但是：但是：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在
12、两个连接酶是在两个DNA片段之间形成磷片段之间形成磷酸二酯键酸二酯键2） DNA聚合酶需要以一条聚合酶需要以一条DNA链为模板；链为模板；而而DNA连接酶不需要模板。连接酶不需要模板。基因工程的基本内容课件外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导入受体细怎样才能导入受体细胞胞(如棉花细胞如棉花细胞)？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具“分子运输车分子运输车”载体。载体。载体的作用有哪些？载体的作用有哪些？作用一：作为运载工具，将外源基因作用一：作为运载工具，将外源基因(抗抗虫基因虫基因)转移到受体细胞转移到受体细胞(棉花细胞棉花细胞)中去。中去。作用二：利用载体在受体细胞作用二
13、：利用载体在受体细胞(棉花细胞棉花细胞)内，对外源基因内，对外源基因(抗虫基因抗虫基因)进行大量复制。进行大量复制。（随载体的复制而复制）（随载体的复制而复制）基因工程的基本内容课件“分子运输车分子运输车”载体载体（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具常用的载体主要有两类：常用的载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒）噬菌体或某些动植物病毒原理：病毒，细菌等的侵染性。原理：病毒，细菌等的侵染性。基因工程的基本内容课件（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核菌染
14、色体（即拟核DNA）之外，且具有自）之外，且具有自我复制能力的双链环状我复制能力的双链环状DNA分子。分子。 质粒是基因工程最常用的载体。质粒是基因工程最常用的载体。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。有多个。为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢？基因工程的基本内容课件基因工程的基本内容课件作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具1）能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。）能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。2）具有一个或多个限制酶切点，以便与外源）
15、具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。基因连接。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。）具有某些标记基因，便于进行筛选。4）必需是安全的，不会对受体）必需是安全的，不会对受体 细胞有害。细胞有害。5）大小应适合，便于提取和操作）大小应适合，便于提取和操作6）有启动子和终止子）有启动子和终止子 基因工程的基本内容课件所有的质粒都可以作为运载体吗？所有的质粒都可以作为运载体吗？不是。只有具备了以上几点要求的质粒不是。只有具备了以上几点要求的质粒才可以充当运载体。才可以充当运载体。基因工程的基本内容课件基基因因操操作作的的工工具具一一.“分子手术刀分子手术刀:限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶来
16、源来源:主要来自原核生物主要来自原核生物作用作用:将外来的将外来的DNA切断切断结果结果:产生黏性末端或产生黏性末端或 平末端平末端二二.“分子缝合针分子缝合针”: DNA连接酶连接酶分类分类:Ecoli DNA连接和连接和T4 4 DNA连接连接酶酶 作用作用:把黏性末端之间的缝隙把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起起来来三三.“分子运输车分子运输车”:基因进入受体细胞的载基因进入受体细胞的载体体种类种类:质粒、动植物病毒等质粒、动植物病毒等条件条件:自我复制、限制酶切点、标记基因、自我复制、限制酶切点、标记基因、 安全的、大小应适合安全的、大小应适合基因工程的基本内容课件1）以下说法正确的是
17、）以下说法正确的是 （ ） A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个个限制酶切点，以便与外源基因连接限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来、基因控制的性状都能在后代表现出来C巩固练习巩固练习基因工程的基本内容课件2）下列不是基因载体具备的条件的是）下列不是基因载体具备的条件的是 A、能能自自我我 复复制制 （ ） B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、
18、它是环状、它是环状DNAD巩固练习巩固练习基因工程的基本内容课件3）有有关关基基因因工工程程的的叙叙述述中中，错错误误的的是是（ ） A、DNA连连接接酶酶将将黏黏性性末末端端的的碱碱基基对对连连接接起起来来 B、 限制性核酸内切酶用于目的基因的获得限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由载体导入受体细胞、目的基因须由载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶人工合成目的基因不用限制性内切酶A巩固练习巩固练习基因工程的基本内容课件4）有有关关基基因因工工程程的的叙叙述述正正确确的的是是 （ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质
19、粒的形成在细胞内完成、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为载体、质粒都可作为载体 D、蛋蛋白白质质的的结结构构可可为为合合成成目目的的基基因因提提供供资料资料D巩固练习巩固练习基因工程的基本内容课件5）基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱碱基基互互补补配配对对的的步步骤骤是是 （ ） A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B、目的基因与载体结合、目的基因与载体结合 C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C巩固练习巩固练习基
20、因工程的基本内容课件6 6。下列关于质粒的叙述，正确的是。下列关于质粒的叙述，正确的是 A A、质质粒粒是是广广泛泛存存在在于于细细菌菌细细胞胞中中的的一一种种颗颗粒粒状状细胞器细胞器 B B、质质粒粒是是细细菌菌细细胞胞质质中中能能够够自自主主复复制制的的小小型型环环状状DNADNA分子分子 C C、质质粒粒只只有有在在导导入入宿宿主主细细胞胞后后才才能能在在宿宿主主细细胞胞内复制内复制 D D、细细菌菌质质粒粒的的复复制制过过程程一一定定是是在在宿宿主主细细胞胞外外独独立进行的立进行的基因工程的基本内容课件7 7科科学学家家将将含含人人的的-抗抗胰胰蛋蛋白白酶酶基基因因的的DNADNA片片
21、段段，注注射射到到羊羊的的受受精精卵卵中中，该该受受精精卵卵发发育育的的羊羊能能分分泌泌含含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）A DNAA DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制B DNAB DNA以其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNAC C 按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质密码子的排列顺序合成蛋白质D RNAD RNA以自身为模板自我复制以自身为模板自我复制基因工程的基本内容课件8 8在在基基因因工工程程中中，科科学学家家所所用用的的“剪剪刀刀”、“针针线线”和和“运载体运载体”分别是指分别是指( )( )A
22、.A.大肠杆菌病毒、质粒、大肠杆菌病毒、质粒、DNADNA连接酶连接酶 B.B.噬菌体、质粒、噬菌体、质粒、DNADNA连接酶连接酶 C.DNAC.DNA限制酶、限制酶、RNARNA连接酶、质粒连接酶、质粒 D.DNAD.DNA限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、质粒连接酶、质粒 基因工程的基本内容课件9 9人人们们常常选选用用的的细细菌菌质质粒粒分分子子往往往往带带有有一一个个抗抗菌菌素素抗性基因，该抗性基因的主要作用是抗性基因，该抗性基因的主要作用是 A. A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B. B.有利于对目的基因是否导入进行检测有利于对目的基因是否导
23、入进行检测 C. C.增加质粒分子的分子量增加质粒分子的分子量 D. D.便于与外源基因连接便于与外源基因连接基因工程的基本内容课件1010有关基因工程的叙述正确的是有关基因工程的叙述正确的是 （ ） A. A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B. B.重组质粒的形成在细胞内完成重组质粒的形成在细胞内完成C.C.质粒都可作运载体质粒都可作运载体 D. D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 基因工程的基本内容课件1111生物细胞中含有细胞质基因的结构是生物细胞中含有细胞质基因的结构是 ( ) ( ) A. A. 细胞核
24、和染色体细胞核和染色体 B B染色体和核糖体染色体和核糖体 C C线粒体和质粒线粒体和质粒 D D线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体 基因工程的基本内容课件1212目前常被使用的基因载体有（目前常被使用的基因载体有（ ）A A质粒质粒 B B噬菌体噬菌体 C C染色体染色体 D D动、植物病毒动、植物病毒 基因工程的基本内容课件13。1997年年，科科学学家家将将动动物物体体内内的的能能够够合合成成胰胰岛岛素素的的基基因因与与大大肠肠杆杆菌菌的的DNA分分子子重重组组，并并且且在在大大肠肠杆杆菌菌中中表表达达成成功功。如如右右图图，请请据据图图回回答答问问题题。(1)此图表示的是采取此图表示的是采取_方法方法获获取取_基基因因的的过过程程。(2)图图中中DNA是是以以_为为模模板板，_形形成成单单链链DNA，在在酶酶的的作作用用下下合合成成双双链链DNA，从从而而获获得得了了所所需需要要的的_。(3)图图中中代代表表的的是是_酶酶，在在 它它 的的 作作 用用 下下 将将 质质 粒粒 切切 出出 _末末 端端 。(4)图图中中代代表表重重组组DNA，含含_基基因因。 (5)图图中中表表示示的的过过程程是是_。基因工程的基本内容课件
