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1、基因工程简介基因工程简介第三章第三章 第四节第四节一一 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（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 拼拼接接 导导入入 表表达达实质实质基因重组基因重组基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工
2、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) )苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因与与与与运载体运载体运载体运载体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( (含含抗虫基因抗虫基因) )棉花植株棉花植株( (有有抗虫特性抗虫特性) )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？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
3、步骤三的工具：关键步骤三的工具：基因的基因的剪刀剪刀限制性内切酶限制性内切酶基因的基因的针线针线DNA连接酶连接酶基因的基因的运载工具运载工具运载体运载体基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列，并在，并在G和和A之间切开。之间切开。限制酶限制酶基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）（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什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？（二）基因操作的工具（二
4、）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，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝之间的缝隙隙“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。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
5、棉花细胞)？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具导入过程需要运输工具导入过程需要运输工具运载体运载体。运载体的作用有哪些？运载体的作用有哪些？作用一作用一：作为运载工具，将外源基因：作为运载工具，将外源基因(抗抗虫基因虫基因)转移转移到受体细胞到受体细胞(棉花细胞棉花细胞)中去。中去。作用二作用二：利用运载体在受体细胞：利用运载体在受体细胞(棉花细棉花细胞胞)内，内，对外源基因对外源基因(抗虫基因抗虫基因)进行进行大量大量复制复制。 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）能够在宿主细胞中复制复制并稳定地并稳定地
6、保存保存。2）具多个）具多个限制酶切点限制酶切点，以，以便与外源基因连接便与外源基因连接。3）具有某些）具有某些标记基因标记基因，便于进行，便于进行筛选筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。的基因等。基因的运载工具基因的运载工具运载体：运载体：（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具常用的运载体主要有两类：常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒 2）噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒：（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 最常用的质粒最常用的质粒是是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的
7、质粒，其，其中常含有中常含有抗药基因抗药基因，如四环素的标记基因。如四环素的标记基因。质粒的质粒的存在与否对宿存在与否对宿主细胞生存没有决定主细胞生存没有决定性作用性作用。四个基本步骤：四个基本步骤：（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤1）提取提取目的基因目的基因2）目的基因）目的基因与运载体结合与运载体结合3）将目的基因）将目的基因导入导入受体细胞受体细胞4）目的基因的）目的基因的检测检测和和表达表达目的基因的提取方法目的基因的提取方法（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因反转录法反转录法根据已知的氨基酸序列根据已知的氨基
8、酸序列合成合成DNA：鸟枪法鸟枪法步骤一：目的基因的提取步骤一：目的基因的提取1）鸟枪法鸟枪法： 供体细胞中的供体细胞中的供体细胞中的供体细胞中的DNADNA许多许多许多许多DNADNA片段片段片段片段运载体运载体运载体运载体受体细胞受体细胞受体细胞受体细胞产生特定性状产生特定性状产生特定性状产生特定性状目的基因目的基因目的基因目的基因限制酶限制酶限制酶限制酶载入载入载入载入导入导入导入导入外源外源外源外源DNADNA扩增扩增扩增扩增分离分离分离分离步骤一：目的基因的提取步骤一：目的基因的提取2）反转录法反转录法： 目的基因的目的基因的mRNA单链单链DNA(cDNA)双链双链DNA(即目的基
9、因即目的基因)反转录反转录反转录反转录合成合成合成合成步骤一：目的基因的提取步骤一：目的基因的提取3）根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNA法法 ：蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成化学合成化学合成哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？1）DNA序列自动测序仪：序列自动测序仪：2）PCR技术技术： 对提取出来的对提取出来的基因进行核苷酸基因进行核苷酸序列分析。序列分析。 使目的基因的使目的基因的片段在短
10、时间内片段在短时间内成百万倍地扩增。成百万倍地扩增。（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤步骤二步骤二：目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤步骤三：目的基因导入受体细胞步骤三：目的基因导入受体细胞受体细胞：细菌受体细胞：细菌CaClCaCl2 2细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制目的基因随受体细胞的繁殖而复制（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤步骤四：步骤四：目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达四环素四环素抗性基因抗性基因氨苄青霉氨苄青霉素抗性基
11、因素抗性基因 不能，受体细胞必须表现出特定的性状，不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了才能说明目的基因完成了表达表达。（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤受体细胞摄入受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因分子后就说明目的基因完成了表达吗？完成了表达吗？若若不能表达，不能表达，要对抗虫基因要对抗虫基因再进行再进行修饰修饰。1）以下说法正确的是）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、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之
12、一一是是：具具有有多多个限制酶切点，以便与外源基因连接个限制酶切点，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练习练习2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是）不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能能复复制制 （ ） B、有有多个限制酶切点多个限制酶切点 C、具有标记基因具有标记基因 D、它是环状它是环状DNAD练习练习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、 限制性内切酶用于目的基因的获得限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须
13、由运载体导入受体细胞目的基因须由运载体导入受体细胞 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练习练习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、质粒都可作为运载体质粒都可作为运载体 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练习练习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、目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合 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练习练习
