專題一基因工程課件

基因工程是指按照人們的意愿，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù)。專題一基因工程一、DNA重組技術(shù)的基本工具（一）限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”1.分布：2.特點(diǎn)：

特異性，即能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且切割每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，使之?dāng)嚅_。主要從原核生物中分離純化出來GAA

TTCCTT

AAGGCTTAAGAATTCCCC

GGGGGG

CCCCCCGGGGGGCCC︰︰︰︰︰中軸線︰︰︰︰↓↑EcoRⅠ（在G與A之間切割）SmaⅠ（在G與C之間切割）粘性末端平末端切割DNA分子產(chǎn)生的兩種不同的末端（箭頭表示酶的切割位點(diǎn)）↓↑3.結(jié)果：在識別序列中軸線兩側(cè)切割，產(chǎn)生粘性末端；在識別序列中軸線處切割，產(chǎn)生平末端。GCTTAAAATTCG（二）DNA連接酶——“分子縫合針”（二）DNA連接酶——“分子縫合針”2.連接酶的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵GCTTAAAATTCG磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵1.連接酶的作用：將互補(bǔ)配對的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子3.連接酶的類型（按來源分類）(1)E.coliDNA連接酶：(來源于大腸桿菌)只能連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的粘性末端(2)T4

DNA連接酶：（來源于T4噬菌體）既可以連接雙鏈DNA片段互補(bǔ)的粘性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端（三）基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”1.作用：2.條件：

能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存；具有多個(gè)限制酶切位點(diǎn),便于目的基因插入；具有標(biāo)記基因，便于篩選；必需是安全的，對宿主細(xì)胞無害。

將外源基因送入受體細(xì)胞二、基因工程的基本操作程序獲取目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因檢測與鑒定第一步第二步第三步第四步（一）目的基因的獲取1.從基因文庫中獲取目的基因（1）基因組文庫

將含有某種生物不同基因的許多片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。

受體菌包含了某種生物所有的基因，該受體菌群體稱為這種生物的基因組文庫。（2）部分基因文庫

受體菌包含了一種生物部分基因，該受體菌群體稱為這種生物的部分基因文庫，如cDNA文庫。2.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因(1)原理

PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerasechainreaction）,它是利用DNA雙鏈復(fù)制的原理，將基因的核苷酸序列不斷的加以復(fù)制，使其數(shù)量呈指數(shù)方式增加。因?yàn)檎麄€(gè)過程是在體外進(jìn)行，所以又叫做體外DNA擴(kuò)增技術(shù)。2.過程高溫變性(DNA解旋)（90~95℃）低溫退火(引物結(jié)合)（55~60℃）中溫延伸(互補(bǔ)鏈合成)（70~75℃）

雙鏈DNA是在高溫條件下解鏈為單鏈DNA的，因此整個(gè)過程不需要解旋酶。多次重復(fù)3.特點(diǎn)：指數(shù)形式擴(kuò)增（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建

用限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對后，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子，即基因表達(dá)載體。質(zhì)粒目的基因限制酶DNA連接酶重組DNA（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.構(gòu)建目的

使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.構(gòu)建零件及其作用（1）目的基因（2）啟動子

RNA聚合酶識別和結(jié)合的一段特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，RNA聚合酶與之結(jié)合才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，進(jìn)而獲得需要的蛋白質(zhì)。（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。

基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動植物細(xì)胞等。

導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑，且因受體細(xì)胞的不同而不同。（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法1.導(dǎo)入植物細(xì)胞（2）其他方法

基因槍法花粉管通道法移植顯微注射分裂分化發(fā)育2.導(dǎo)入動物細(xì)胞(顯微注射技術(shù))含目的基因的表達(dá)載體動物的受精卵含目的基因的受精卵早期胚胎雌性動物輸卵管或子宮轉(zhuǎn)基因動物（四）目的基因的檢測與鑒定

目的基因是否真正插入受體細(xì)胞的DNA中，是否能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳和正確表達(dá)，只有通過檢測、鑒定才能得知。

常用的檢測手段主要從分子水平和個(gè)體水平進(jìn)行。適當(dāng)限制酶切割用同位素標(biāo)記的目的基因片段雜交1.分子水平（1）檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因提取受體生物全部DNA許多DNA片段顯出雜交帶（表明目的基因已插入）（分子雜交技術(shù)）（3）檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)（抗原—抗體雜交技術(shù)）提取受體生物的蛋白質(zhì)與相應(yīng)抗體雜交顯出雜交帶（表明目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品）1.分子水平（分子雜交技術(shù)）2.個(gè)體水平例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。1.用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是（）

A.常用相同的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒

B.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)

C.DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶

D.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒C2.下列關(guān)于基因工程中限制性內(nèi)切酶的描述，錯誤的是（

）

A.一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列

B.限制性內(nèi)切酶的活性受溫度的影響

C.限制性內(nèi)切酶能識別和切割RNA

D.限制性內(nèi)切酶可從原核生物中提取C含重組質(zhì)粒土壤農(nóng)桿菌抗蟲基因含kan質(zhì)粒重組質(zhì)粒A構(gòu)建土壤農(nóng)桿菌導(dǎo)入B培養(yǎng)選擇侵染轉(zhuǎn)基因抗蟲植株離體棉花葉片組織愈傷組織C誘導(dǎo)選擇再生植株分化D檢測3.在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。請據(jù)圖回答：（1）A過程需要的酶有_____________________________________。（2）B過程及其結(jié)果體現(xiàn)了質(zhì)粒作為運(yùn)載體必須具備的兩個(gè)條件是

__________________________________________________。（3）C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外，還必須加入________________。（4）如果利用DNA分子雜交原理對再生植株進(jìn)行檢測，D過程應(yīng)該用

___________________________________________作為探針。限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶具有標(biāo)記基因；能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存卡那霉素放射性同位素（或熒光分子）標(biāo)記后的抗蟲基因（5）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株的卡那霉素抗性基因的傳遞符合孟德爾遺傳規(guī)律。①將轉(zhuǎn)基因植株與________________________雜交，其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量比為1：1。②若該轉(zhuǎn)基因植株自交，則其后代中抗卡那霉素型與卡那霉素敏感型的數(shù)量