基因工程專題1-4課時(shí)復(fù)習(xí)課用共2課時(shí)上完課件

基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外和等技術(shù)，賦予生物以新的，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物和生物?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象操作水平基本過程結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物基因DNA分子水平基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因的獲取目的基因的檢測(cè)與鑒定導(dǎo)入受體細(xì)胞DNA重組轉(zhuǎn)基因遺傳特性類型產(chǎn)品基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外1基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程

DNA是遺傳物質(zhì)的證明DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立遺傳密碼的破譯基礎(chǔ)理論技術(shù)發(fā)明基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)明DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世PCR技術(shù)的發(fā)明基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程DNA是遺傳物質(zhì)的證明基2DNA重組技術(shù)的基本工具

限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

DNA連接酶——“分子縫合針”

基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

DNA重組技術(shù)的基本工具限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”3限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”主要在原核生物中特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)磷酸二酯鍵EcoRI限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開分布：作用特點(diǎn)：切點(diǎn)：舉例：限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”主要在原核生物中分布：作用4限制性內(nèi)切酶限制酶限制性內(nèi)切酶限制酶5限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)

限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)6DNA連接酶——“分子縫合針”連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E·coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。E·coli連接酶只能連接黏性末端；T4連接酶既可“縫合”黏性末端，又可“縫合”平末端。DNA連接酶——“分子縫合針”連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌7基因的載體——“分子運(yùn)輸車”載體必須具備的條件：1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；2、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；3、具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）

4、對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害載體的作用：1、將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。2、利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞內(nèi)，對(duì)外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。常用的載體有：

質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動(dòng)植物病毒等基因的載體——“分子運(yùn)輸車”載體必須具備的條件：載體的作用：8（一）目的基因的獲取1、目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因（1）從基因文庫(kù)獲?。河孟拗泼盖懈頓NA,形成許多DNA片段（基因組文庫(kù))（2）人工合成法：

①反轉(zhuǎn)錄法：用mRNA反轉(zhuǎn)錄出DNA片段（cDNA）

②化學(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)mRNA

序列，再推測(cè)DNA序列，然后人工合成DNA（cDNA）2、基因文庫(kù):（1）基因組文庫(kù):一種生物所有的基因（2）部分基因文庫(kù):一種生物的部分基因（cDNA）3、獲取方法：（一）目的基因的獲取1、目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因（1）從基9①概念：PCR全稱為_______________，是一項(xiàng)在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：________、_______________、 ___________、___________.前提條件：②原理：__________④方式：以_____方式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）⑤結(jié)果：選修1P60聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA復(fù)制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸一對(duì)引物DNA聚合酶指數(shù)2n使目的基因的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬(wàn)倍地?cái)U(kuò)增（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因模板①概念：PCR全稱為_______________，是一項(xiàng)10⑥過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、復(fù)性（復(fù)性55℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，從引物的

延伸，合成與模板互補(bǔ)的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈3′端⑥過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板b、復(fù)性（111.用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________?！?/p>

核心3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個(gè)重組

DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同(二)基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.用一定的_________切割——核心3.將切下的目的12基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點(diǎn)+啟動(dòng)子+目的基因+終止子+標(biāo)記基因啟動(dòng)子：結(jié)合RNA聚合酶開始轉(zhuǎn)錄mRNA終止子：位于基因尾端終止轉(zhuǎn)錄mRNA標(biāo)記基因：鑒別目的基因是否導(dǎo)入(篩選)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用?；虮磉_(dá)載體的組成：復(fù)制原點(diǎn)+啟動(dòng)子+目的基因+終止子+標(biāo)記13(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——導(dǎo)入方法動(dòng)物細(xì)胞——顯微注射法(受精卵)微生物細(xì)胞——感受態(tài)細(xì)胞（Ca2+）植物細(xì)---目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞表達(dá)穩(wěn)定農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法基因槍法(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——導(dǎo)入方法動(dòng)物細(xì)胞——顯微141、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子葉植物和祼子植物,對(duì)單子葉植物無(wú)感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞插入植物細(xì)胞染色DNA表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子152、將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞（1）方法：顯微注射法（2）程序：3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞（1）原核生物特點(diǎn)：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少（2）方法：

目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩?顯微注射受精卵新性狀動(dòng)物用Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞 表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子2、將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞目的基因表達(dá)載體提純16(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)鑒定——①檢測(cè)染色體的DNA上是否插入目的基因②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等DNA探針和目的基因單鏈雜交方法：DNA分子雜交方法:分子雜交方法：抗原抗體雜交DNA探針和目的基因的mRNA雜交——檢查是否成功(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)鑒定——①檢測(cè)染色體的DNA上17DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物18三、基因工程的應(yīng)用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)（一）植物基因工程1、加快生長(zhǎng)、改善品質(zhì)（二）動(dòng)物基因工程2、生產(chǎn)藥物（乳腺反應(yīng)器）3、器官移植（供體）（三）基因工程藥品（工程菌：外源基因高效表達(dá)的菌系）（四）基因診斷和基因治療基因診斷：用標(biāo)記探針通過DNA分子雜交，鑒定遺傳信息基因治療：把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)表達(dá)，發(fā)揮正常功能體外基因治療、體內(nèi)基因治療（五）基因工程與環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)（DNA探針檢測(cè)微生物）污染治理（超級(jí)細(xì)菌）三、基因工程的應(yīng)用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)（一）植物基因工19

抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗逆基因調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因、抗凍蛋白基因

、抗除草劑基因優(yōu)良性狀基因提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因20腸乳糖酶基因外源生長(zhǎng)激素基因提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)生產(chǎn)藥物藥用蛋白質(zhì)基因+乳腺蛋白基因的啟動(dòng)因子作器官移植的供體導(dǎo)入外源的抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，抑制或除去供體的抗原決定基因轉(zhuǎn)基因動(dòng)物用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系?；蚬こ趟幤钒ǎ杭?xì)胞因子（即淋巴因子如白細(xì)胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等工程菌:腸乳糖酶基因外源生長(zhǎng)激素基因提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)21①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子）③顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動(dòng)物⑥發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）。實(shí)例:基因工程實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作步驟①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）實(shí)例:基因工程實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳22將目的基因?qū)氲絼?dòng)物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物?？偨Y(jié)：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。將目的基因?qū)氲絼?dòng)物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DN231.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)基因治療曙光初照2.實(shí)例：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)治療嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥利用修飾的腺病毒作載體，將治療遺傳性囊性纖維化病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者組織中(2)治療遺傳性囊性纖維化病1.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治243、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正常基因轉(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗(yàn)階段3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)25五、基因芯片從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。五、基因芯片從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜26一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干27四、蛋白質(zhì)工程1、基因工程的不足：只能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì)2、天然蛋白質(zhì)不足：不完全符合人類需要提高酶的熱穩(wěn)定性、延長(zhǎng)藥用蛋白的保存期基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）多肽（氨基酸序列）蛋白質(zhì)（空間結(jié)構(gòu)）行使功能天然蛋白質(zhì)的合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列找到核苷酸序列蛋白質(zhì)工程途徑3、原理：預(yù)期蛋白質(zhì)功能、找到相應(yīng)DNA序列（第二代基因工程）四、蛋白質(zhì)工程1、基因工程的不足：只能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì)2、天然282.對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？答：毫無(wú)疑問應(yīng)該從對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)改造，主要原因如下：（1）任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無(wú)法遺傳的。（2）對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。旁欄思考題2.對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作29蛋白質(zhì)工程流程圖找到相應(yīng)的核苷酸序列推測(cè)氨基酸序列設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期蛋白質(zhì)功能DNA合成蛋白質(zhì)工程的概念：是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（第二代基因工程）蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)工程流程圖找到相應(yīng)的核苷酸序列推測(cè)氨基酸序列設(shè)計(jì)預(yù)期蛋30蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面：一是根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)二是確定蛋白質(zhì)的化學(xué)組及空間結(jié)構(gòu)與生物功能之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從氨基酸序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和生理功能，設(shè)計(jì)合成具有特定生物功能的全新蛋白質(zhì)，而氨基酸排序由基因決定，所以還需要改造控制蛋白質(zhì)合成的相應(yīng)基因中脫氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，用與蛋白質(zhì)工程。蛋白質(zhì)工程的內(nèi)容主要有兩方面：一是根據(jù)需要設(shè)計(jì)具有特定氨基酸31蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展與前景蛋白質(zhì)工程目前的現(xiàn)狀：成功的例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮其功能需要依賴于正確的空間結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家目前對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)了解很少。作業(yè):

蛋白質(zhì)工程操作程序的基本思路與基因工程有什么不同?蛋白質(zhì)工程與基因工程相比,合成的蛋白質(zhì)有何特點(diǎn)?蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展與前景蛋白質(zhì)工程目前的現(xiàn)狀：成功的例子不多，32實(shí)例：利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素人胰島細(xì)胞大腸桿菌胰島素mRNAA①人胰島素人胰島素大量的A重復(fù)進(jìn)行③④②⑤⑥⑦⑧⑨⑩BCD實(shí)例：利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素人胰島細(xì)胞大腸桿菌胰島素A332.過程②必需的酶是

酶，過程③一般用

方法是氫鍵斷裂，也可以用

酶處理。4.為使過程⑧更易進(jìn)行，可用

（藥劑）處理D。3.在利用A、B獲得C的過程中，必須用

切割A(yù)和B，使它們產(chǎn)生

，再加入DNA連接酶，才可形成C。皮膚細(xì)胞中的胰島素基因未表達(dá)（或未轉(zhuǎn)錄），不能形成胰島素mRNA逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶高溫解旋同一種限制性內(nèi)切酶相同的黏性末端Ca+預(yù)期的蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)用的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列1.能否利用人的皮膚細(xì)胞來(lái)完成①過程：

（能、不能），為什么？

。5.采用蛋白質(zhì)工程可以對(duì)胰島素進(jìn)行改造，使之起效時(shí)間縮短，保證餐后血糖高峰和血胰島素高峰的一致。如果您是科研工作者，請(qǐng)寫出研制速效胰島素的思路：2.過程②必需的酶是34基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外和等技術(shù)，賦予生物以新的，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物和生物?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象操作水平基本過程結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物基因DNA分子水平基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因的獲取目的基因的檢測(cè)與鑒定導(dǎo)入受體細(xì)胞DNA重組轉(zhuǎn)基因遺傳特性類型產(chǎn)品基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外35基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程

DNA是遺傳物質(zhì)的證明DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立遺傳密碼的破譯基礎(chǔ)理論技術(shù)發(fā)明基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)明DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世PCR技術(shù)的發(fā)明基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程DNA是遺傳物質(zhì)的證明基36DNA重組技術(shù)的基本工具

限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

DNA連接酶——“分子縫合針”

基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

DNA重組技術(shù)的基本工具限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”37限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”主要在原核生物中特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)磷酸二酯鍵EcoRI限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開分布：作用特點(diǎn)：切點(diǎn)：舉例：限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”主要在原核生物中分布：作用38限制性內(nèi)切酶限制酶限制性內(nèi)切酶限制酶39限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)

限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)限制酶所識(shí)別的序列，無(wú)論是6個(gè)40DNA連接酶——“分子縫合針”連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E·coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。E·coli連接酶只能連接黏性末端；T4連接酶既可“縫合”黏性末端，又可“縫合”平末端。DNA連接酶——“分子縫合針”連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌41基因的載體——“分子運(yùn)輸車”載體必須具備的條件：1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；2、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；3、具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）

4、對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害載體的作用：1、將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。2、利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞內(nèi)，對(duì)外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。常用的載體有：

質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動(dòng)植物病毒等基因的載體——“分子運(yùn)輸車”載體必須具備的條件：載體的作用：42（一）目的基因的獲取1、目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因（1）從基因文庫(kù)獲?。河孟拗泼盖懈頓NA,形成許多DNA片段（基因組文庫(kù))（2）人工合成法：

①反轉(zhuǎn)錄法：用mRNA反轉(zhuǎn)錄出DNA片段（cDNA）

②化學(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)mRNA

序列，再推測(cè)DNA序列，然后人工合成DNA（cDNA）2、基因文庫(kù):（1）基因組文庫(kù):一種生物所有的基因（2）部分基因文庫(kù):一種生物的部分基因（cDNA）3、獲取方法：（一）目的基因的獲取1、目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因（1）從基43①概念：PCR全稱為_______________，是一項(xiàng)在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：________、_______________、 ___________、___________.前提條件：②原理：__________④方式：以_____方式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）⑤結(jié)果：選修1P60聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA復(fù)制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸一對(duì)引物DNA聚合酶指數(shù)2n使目的基因的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬(wàn)倍地?cái)U(kuò)增（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因模板①概念：PCR全稱為_______________，是一項(xiàng)44⑥過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、復(fù)性（復(fù)性55℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，從引物的

延伸，合成與模板互補(bǔ)的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈3′端⑥過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板b、復(fù)性（451.用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。——

核心3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個(gè)重組

DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同(二)基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.用一定的_________切割——核心3.將切下的目的46基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點(diǎn)+啟動(dòng)子+目的基因+終止子+標(biāo)記基因啟動(dòng)子：結(jié)合RNA聚合酶開始轉(zhuǎn)錄mRNA終止子：位于基因尾端終止轉(zhuǎn)錄mRNA標(biāo)記基因：鑒別目的基因是否導(dǎo)入(篩選)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點(diǎn)+啟動(dòng)子+目的基因+終止子+標(biāo)記47(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——導(dǎo)入方法動(dòng)物細(xì)胞——顯微注射法(受精卵)微生物細(xì)胞——感受態(tài)細(xì)胞（Ca2+）植物細(xì)---目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞表達(dá)穩(wěn)定農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法基因槍法(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——導(dǎo)入方法動(dòng)物細(xì)胞——顯微481、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子葉植物和祼子植物,對(duì)單子葉植物無(wú)感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞插入植物細(xì)胞染色DNA表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子492、將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞（1）方法：顯微注射法（2）程序：3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞（1）原核生物特點(diǎn)：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少（2）方法：

目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩?顯微注射受精卵新性狀動(dòng)物用Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞 表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子2、將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞目的基因表達(dá)載體提純50(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)鑒定——①檢測(cè)染色體的DNA上是否插入目的基因②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等DNA探針和目的基因單鏈雜交方法：DNA分子雜交方法:分子雜交方法：抗原抗體雜交DNA探針和目的基因的mRNA雜交——檢查是否成功(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)鑒定——①檢測(cè)染色體的DNA上51DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會(huì)結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物52三、基因工程的應(yīng)用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)（一）植物基因工程1、加快生長(zhǎng)、改善品質(zhì)（二）動(dòng)物基因工程2、生產(chǎn)藥物（乳腺反應(yīng)器）3、器官移植（供體）（三）基因工程藥品（工程菌：外源基因高效表達(dá)的菌系）（四）基因診斷和基因治療基因診斷：用標(biāo)記探針通過DNA分子雜交，鑒定遺傳信息基因治療：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)表達(dá)，發(fā)揮正常功能體外基因治療、體內(nèi)基因治療（五）基因工程與環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)（DNA探針檢測(cè)微生物）污染治理（超級(jí)細(xì)菌）三、基因工程的應(yīng)用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)（一）植物基因工53

抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗逆基因調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因、抗凍蛋白基因

、抗除草劑基因優(yōu)良性狀基因提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因54腸乳糖酶基因外源生長(zhǎng)激素基因提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)生產(chǎn)藥物藥用蛋白質(zhì)基因+乳腺蛋白基因的啟動(dòng)因子作器官移植的供體導(dǎo)入外源的抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，抑制或除去供體的抗原決定基因轉(zhuǎn)基因動(dòng)物用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系?；蚬こ趟幤钒ǎ杭?xì)胞因子（即淋巴因子如白細(xì)胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等工程菌:腸乳糖酶基因外源生長(zhǎng)激素基因提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)55①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子）③顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動(dòng)物⑥發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）。實(shí)例:基因工程實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作步驟①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）實(shí)例:基因工程實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳56將目的基因?qū)氲絼?dòng)物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物?？偨Y(jié)：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。將目的基因?qū)氲絼?dòng)物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DN571.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)基因治療曙光初照2.實(shí)例：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)治療嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥利用修飾的腺病毒作載體，將治療遺傳性囊性纖維化病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者組織中(2)治療遺傳性囊性纖維化病1.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治583、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗(yàn)階段3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)59五、基因芯片從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。五、基因芯片從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜60一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干61四、蛋白質(zhì)工程1、基因工程的不足：只能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì)2、天然蛋白質(zhì)不足：不完全符合人類需要提高酶的熱穩(wěn)定性、延長(zhǎng)藥用蛋白的保存期基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）多肽（氨基酸序列）蛋白質(zhì)（空間結(jié)構(gòu)）行使功能天然蛋白質(zhì)的合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)氨基酸序列找到核苷酸序列蛋白質(zhì)工程途徑3、原理：預(yù)期蛋白質(zhì)功能、找到相應(yīng)DNA序列（第二代基因工程）四、蛋白質(zhì)工程1、基因工程