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1、第二节基因工程的基本操作步骤基因工程的核心：让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效的表达看视频总结基因工程需要哪些步骤？看视频总结基因工程需要哪些步骤？基因工程的基本操作步骤课件获得目的基因获得目的基因形成重组形成重组DNA分子分子将重组将重组DNA分子分子导入受体细胞导入受体细胞筛选含有目的基筛选含有目的基因的受体细胞因的受体细胞目的基因的表达目的基因的表达基基因因工工程程基基本本操操作作步步骤骤基因工程的基本操作步骤课件一、获得目的基因一、获得目的基因1 1、目的基因较小且序列已知、目的基因较小且序列已知用化学方法直接用化学方法直接人工合成。人工合成。2 2、目的基因的全部或部分序列已知、目
2、的基因的全部或部分序列已知用聚合酶用聚合酶链式反应（简称链式反应（简称PCRPCR）技术扩增）技术扩增3 3、目的基因的序列是未知的、目的基因的序列是未知的从基因文库中获取目从基因文库中获取目的基因的基因基因工程的基本操作步骤课件用某种限制酶切成多个片段用某种限制酶切成多个片段提取某种生物的提取某种生物的DNADNA第一步：建立基因文库（一般已做好）第一步：建立基因文库（一般已做好）将片段与载体连接起来将片段与载体连接起来导入受体菌（常用大肠杆菌）群体中导入受体菌（常用大肠杆菌）群体中基因文库基因文库第二步：从基因文库中获取目的基因第二步：从基因文库中获取目的基因根据目的基因的产物等特性，用原
3、限制酶将目的基因切下。根据目的基因的产物等特性，用原限制酶将目的基因切下。基因工程的基本操作步骤课件用与切下目的基因的用与切下目的基因的同种同种限制酶切开载体限制酶切开载体DNA二、形成重组二、形成重组DNADNA分子分子用用DNA连接酶连接目的基因和连接酶连接目的基因和载体载体DNA，形成重组，形成重组DNA分子。分子。（重组质粒或重组病毒）（重组质粒或重组病毒）基因工程的基本操作步骤课件三、将重组三、将重组DNADNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞基因工程的基本操作步骤课件构建重组质粒构建重组质粒基因工程的基本操作步骤课件四、筛选含有目的基因的受体细胞四、筛选含有目的基因的受体细胞在含有
4、四环在含有四环素的选择培素的选择培养基上培养养基上培养目的基因目的基因抗四环抗四环素基因素基因导导入入只有含重组只有含重组DNA分分子的细胞能生长子的细胞能生长抗四环抗四环素基因素基因抗氨苄青霉素基因抗氨苄青霉素基因与目的基因两侧与目的基因两侧相同的酶切位点相同的酶切位点含目的基因含目的基因基因工程的基本操作步骤课件含四环素的培养基含四环素的培养基含氨苄青霉素的培养基含氨苄青霉素的培养基含目的基因含目的基因基因工程的基本操作步骤课件五、目的基因的表达五、目的基因的表达 受体细胞是原核细胞时，目的基因可留在质粒上；受体细胞是原核细胞时，目的基因可留在质粒上；受体细胞是真核细胞时，目的基因必须插入
5、染色体受体细胞是真核细胞时，目的基因必须插入染色体DNADNA。基因工程的基本操作步骤课件检测目的基因是否插入了受体细胞染色体检测目的基因是否插入了受体细胞染色体DNADNA中中DNADNA分子杂交技术分子杂交技术将将DNADNA固定在膜上，加热解旋固定在膜上，加热解旋将带有放射性同位素标记的含目的基因的将带有放射性同位素标记的含目的基因的DNADNA片段片段（探针，一般为单链探针，一般为单链）加到膜上）加到膜上提取受体细胞基因组提取受体细胞基因组DNADNA一段时间后冲洗一段时间后冲洗检测膜上是否有杂交带（放射性）检测膜上是否有杂交带（放射性）基因工程的基本操作步骤课件基因工程的基本操作步骤
6、课件检测目的基因是否转录检测目的基因是否转录分子杂交技术分子杂交技术固定在膜上的变成固定在膜上的变成mRNAmRNA，探针与，探针与相同相同检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗原- -抗体杂交抗体杂交检测生物个体是否出现相应性状检测生物个体是否出现相应性状基因工程的基本操作步骤课件活动：完成活动：完成“基因工程操作程序的模拟操作基因工程操作程序的模拟操作”思考：思考：基因工程的理论基础是什么？基因工程的理论基础是什么？基因工程的基本操作步骤课件原核生物界原核生物界原生生物界原生生物界植物界植物界动物界动物界真菌界真菌界基因工程的基本操作步骤课件DNA的结构和功能的结构
7、和功能基因工程的基本操作步骤课件转录转录翻译翻译遗传信息遗传信息的表达机的表达机制相同制相同基因工程的基本操作步骤课件整个生物界共用一套密码子整个生物界共用一套密码子基因工程的基本操作步骤课件二、基因工程的理论基础DNA的结构相同（双螺旋结构）的结构相同（双螺旋结构）DNA功能相同（即复制方式和表达功能相同（即复制方式和表达机制相同）机制相同）整个生物界共用一套密码子整个生物界共用一套密码子哪些技术能保证基因工程能够实施？哪些技术能保证基因工程能够实施？基因工程的基本操作步骤课件获得目的基因获得目的基因形成重组形成重组DNA分子分子将重组将重组DNA分子分子导入受体细胞导入受体细胞筛选含有目的
8、基筛选含有目的基因的受体细胞因的受体细胞目的基因的表达目的基因的表达工具工具?限制酶限制酶DNA连接酶连接酶载体载体:质粒、质粒、病毒病毒基因工程的基本操作步骤课件（3）蛋白组分析）蛋白组分析蛋白质合成后，还要进行磷酸化、糖基蛋白质合成后，还要进行磷酸化、糖基化、除去末端氨基酸、蛋白质剪切等翻化、除去末端氨基酸、蛋白质剪切等翻译后修饰，仅从核酸的序列并不能完全译后修饰，仅从核酸的序列并不能完全描述一个蛋白质。尽管分析不同细胞类描述一个蛋白质。尽管分析不同细胞类型中表达的蛋白已近型中表达的蛋白已近20年，直到年，直到1995年年才由才由Wilkins和和Williams提出一个与基因提出一个与基
9、因组相对应的名词蛋白组分析的核心技术组相对应的名词蛋白组分析的核心技术是蛋白质双向电泳。是蛋白质双向电泳。技术上三大发明：技术上三大发明：（1）基因转移载体的发现基因转移载体的发现1967，T.F.Roth&D.R.Helinski，发现质粒的自我复制能力，并能够在细菌之间转移。基因是可以转移的。基因是可以转移的。（2）工具酶的发明工具酶的发明1972 H.C. Smith 、W.Arber & D.Nathans从流感嗜血杆菌中分离得到限制性内切酶；1970年， 逆转录酶的发现使真核细胞的 基因制备成为可能；此后，多种限制酶和连接酶发现。基因是可切割基因是可切割的。的。（3）DNA体外重组的
10、实现体外重组的实现1972年， 美 Berg 第一次构建出了体外重组DNA分子。重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功1973，H.Boyer & S.Cohen选用仅含单一EcoRI酶切位点的载体质粒pSC101，使之与非洲爪蟾核糖体蛋白基因的DNA片段重组。重组的DNA转入大肠杆菌DNA中，转录出相应的mRNA。基因基因工程诞生元年工程诞生元年基因工程的基本操作步骤课件技术进一步推动基因工程的发展：技术进一步推动基因工程的发展：（1）第一例转基因动物和转基因植物问世第一例转基因动物和转基因植物问世1980 科学家通过显微注射培育出世界第一个转基因小鼠。1983，科学家采用农杆菌转化法，
11、培育出世界上第一例转基因烟草。（2）PCR技术的发明技术的发明1988年， 美 K.Mullis发明PCR技术，使基因工程进一步发展。The Nobel Prize in Chemistry 1993for his invention of the polymerase chain reaction (PCR) methodKary B. Mullis La Jolla, CA, USA 基因工程的基本操作步骤课件为了将上图的目的基因与左为了将上图的目的基因与左图的质粒结合，应该用图的质粒结合，应该用_限制酶切开质粒，这限制酶切开质粒，这是为了保证目的基因两端与是为了保证目的基因两端与质粒露出的质粒露出的_能够碱能够碱基互补配对，之后在基互补配对，之后在_作用下才能够牢固结合，作用下才能够牢固结合，形成一个形成一个_。将重。将重组质粒导入受体细胞后，受组质粒导入受体细胞后，受体细胞将获得体细胞将获得_能能力力。EcoR.1切点Hand.3切点Taq.1切点抗四环素基因EcoR.1EcoR.1重组质粒CCGAATTCGTAGGCTTAAGCATACTGAATTCTCATGACTTAAGAGT目的基因目的基因用用EcoR.1EcoR.1切割下来的目的基因切割下来的目的基因思考题黏性末端黏性末端DNADNA连接连接酶酶抗四环素抗四环素基因工程的基本操作步骤课件
