2010生物高考復習《生物科技》專題系列課件04：《基因工程的基本內(nèi)容》

2010生物高考復習《生物科技》專題系列課件1０4《基因工程的

基本內(nèi)容》2一基因工程的基本內(nèi)容主要內(nèi)容1）基因工程的概念2）基因操作的工具3）基因操作的基本步驟3什么叫基因工程？基因工程又叫基因拼接技術或DNA重組技術。該技術是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。（一）基因工程的概念4（一）基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結果基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導入→表達實質(zhì)基因重組5基因工程培育抗蟲棉的簡要過程：（一）基因工程的概念普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟是什么？6（一）基因工程的概念基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與運載體DNA連接關鍵步驟三：抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細胞7解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？（二）基因操作的工具關鍵步驟一的工具：關鍵步驟二的工具：關鍵步驟三的工具：基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體8基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）限制酶是在生物體(主要是微生物)內(nèi)的一種酶，能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的，故名限制性內(nèi)切酶。特點：特異性。即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。9大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶10限制酶11AATTGCCTTAAG磷酸二脂鍵12什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。1314要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分子了。15基因的針線：DNA連接酶G

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G同種限制酶切割16基因的針線——DNA連接酶

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。17外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)？導入過程需要運輸工具——運載體。運載體的作用有哪些？作用一：作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉(zhuǎn)移到受體細胞(棉花細胞)中去。作用二：利用運載體在受體細胞(棉花細胞)內(nèi)，對外源基因(抗蟲基因)進行大量復制。18作為運載體必須具備哪些條件？1）能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存。2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標記基因，便于進行篩選。如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應的基因等。19常用的運載體主要有兩類：1）細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒2）噬菌體或某些動植物病毒20質(zhì)粒：質(zhì)粒是染色體外能夠進行自主復制的遺傳單位，包括真核生物的細胞器和細菌細胞中核區(qū)外的DNA分子?，F(xiàn)在習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。絕大多數(shù)細菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個細菌中有一個，有的一個細菌中有多個。21大腸桿菌的質(zhì)粒：

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如抗四環(huán)素的標記基因。質(zhì)粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。22四個基本步驟：（三）基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運載體結合3）將目的基因?qū)胧荏w細胞4）目的基因的檢測和表達23目的基因目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。步驟一：目的基因的提取24目的基因的提取方法直接分離基因人工合成基因反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：鳥槍法

在獲取真核細胞中的目的基因時,一般用人工合成基因的方法.25哪些新技術能大大簡化基因工程的操作技術？1）DNA序列自動測序儀：2）PCR技術：對提取出來的基因進行核苷酸序列分析。使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增。26步驟二：目的基因與運載體重組1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）目的基因與運載體的結合過程，實際上是不同來源的基因重組的過程。2728常用的受體細胞：有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細胞等。將目的基因?qū)胧荏w細胞的原理借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。步驟三：目的基因?qū)胧荏w細胞29導入過程：運載體為質(zhì)粒，受體細胞為細菌受體細胞：細菌細胞壁的通透性增大重組質(zhì)粒進入受體細胞目的基因隨受體細胞的繁殖而復制氯化鈣大量的目的基因30步驟四：目的基因的檢測和表達四環(huán)素抗性基因青霉素抗性基因檢測：通過檢測標記基因的有無，來判斷目的基因是否導入檢測方法：將受體細胞放在含有青霉素或四環(huán)素的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，若存活，則導入成功；若死亡，則重組質(zhì)粒沒有導入受體細胞．31不能，受體細胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達。受體細胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達嗎？表達：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達32若不能表達，要對抗蟲基因再進行修飾。怎樣檢驗抗蟲基因在棉細胞內(nèi)是否表達呢？沒有抗蟲基因的棉植株有抗蟲基因的棉植株棉鈴蟲蟲沒有死蟲被殺死沒有表達目的基因表達331.提取目的基因：從小鼠的細胞內(nèi)提取DNA。同時選擇具有選擇標記的大腸桿菌質(zhì)粒，如選擇能抗四環(huán)素的質(zhì)粒，并將其提取出來。2.目的基因與運載體結合：用同一種限制酶分別切割小鼠細胞核中的DNA和質(zhì)粒DNA，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。將切割下的目的基因與切割后的質(zhì)粒混合，并加入適量的連接酶，獲得含有小鼠?-珠蛋白基因的重組質(zhì)粒。3.將目的基因?qū)胧荏w細胞：將含有小鼠?-珠蛋白基因的重組質(zhì)粒導入到對四環(huán)素敏感的大腸桿菌中。4.對目的基因進行檢測：將上述大腸桿菌放到加有四環(huán)素的培養(yǎng)基上的培養(yǎng)，能夠正常生長的大腸桿菌就含有目的基因，反之則沒有。341）以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C練習352）不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是A、能復制（）B、有多個限制酶切點C、具有標記基因D、它是環(huán)狀DNAD練習363）有關基因工程的敘述中，錯誤的是（）A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來B、限制性內(nèi)切酶用于目的基因的獲得C、目的基因須由運載體導入受體細胞D、人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶A練習374）有關基因工程的敘述正確的是（）A、限制酶只在獲得目的基因時才用B、重組質(zhì)粒的形成在細胞內(nèi)完成C、質(zhì)粒都可作為運載體D、蛋白質(zhì)的結構可為合成目的基因提供資料D練習385）基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是（）A、人工合成目的基因B、目的基因與運載體結合C、將目的基因?qū)胧荏w細胞D、目的基因的檢測和表達C練習39供體細胞中DNA許多DNA片段限制酶載入運載體導入受體細胞產(chǎn)生含有目的基因的細胞目的基因分離外源DNA擴增操作簡便廣泛使用優(yōu)點:工作量大，盲目，分離出來的有時并非一個基因缺點:鳥槍法（散彈射擊法）：適用范圍:一般用于獲取原核細胞中的目的基因40反轉(zhuǎn)錄法：以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的