基因工程及其他育種方法

基因工程及其他育種方法2023/5/26第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五一、基因工程概念基因工程概念工具過程應(yīng)用又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五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(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平獲得人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)實(shí)質(zhì)基因重組第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五

基因工程的基本內(nèi)容基因工程基本步驟基因工程的工具限制性內(nèi)切酶DNA連接酶運(yùn)載體2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合4.目的基因的檢測和表達(dá)3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.提取目的基因第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五二基因操作的工具１、基因的剪刀──限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

（2）特點(diǎn)：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。（1）指一類酶，非一種酶。基因工程概念工具過程應(yīng)用（3）作用部位：磷酸二酯鍵（4）作用結(jié)果：形成黏性末端2023/5/26第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五重播第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五思考：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？切兩個切口，就會產(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，就可以合成重組的DNA分子了。第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割2023/5/26第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五２、基因的針線──DNA連接酶

（1）連接的部位：DNA聚合酶DNA連接酶化學(xué)本質(zhì)作用部位模板（2）結(jié)果：DNA雙鏈片段間的磷酸二酯鍵，不是氫鍵。（3）與DNA聚合酶的異同蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)單個脫氧核苷酸+片段磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA片段+DNA片段需要（DNA一條鏈）不需要形成重組DNA第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

3.種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。1.作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。2.條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)自主復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有一個至多個限制酶切點(diǎn)，使外源基因插入其中。具有某些標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。如抗菌素抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因4）對受體細(xì)胞無害，不影響其正?；顒?。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.2023/5/26第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五四個基本步驟：三基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測和表達(dá)基因工程概念工具過程應(yīng)用第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五2.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（從基因文庫中獲?。?.目的基因:人們所需要轉(zhuǎn)移的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成目的基因的mRNA單鏈DNA(cDNA)雙鏈DNA(即目的基因)反轉(zhuǎn)錄合成目的基因的擴(kuò)增：PCR技術(shù)（一）提取目的基因第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五質(zhì)粒DNA分子同一種限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）三種情況：目的基因與目的基因結(jié)合質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合

目的基因與質(zhì)粒結(jié)合（二）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有幾種情況？第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（1）導(dǎo)入方法：（唯一沒有出現(xiàn)堿基互補(bǔ)配對的過程）（2）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同①導(dǎo)入植物細(xì)胞---農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入微生物細(xì)胞----受體細(xì)胞：細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性增大重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞目的基因隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制氯化鈣借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑感受態(tài)細(xì)胞法②導(dǎo)入動物細(xì)胞---（體細(xì)胞、卵細(xì)胞）（卵細(xì)胞）顯微注射法2023/5/26第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五（四）目的基因的檢測和表達(dá)無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物（2）表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)（1）檢測：如抗菌素抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因2023/5/26第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運(yùn)載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測基因工程操作的基本步驟2023/5/26第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五限制酶DNA連接酶運(yùn)載體受體3．步驟：提取目的基因→目的基因與________結(jié)合→將目的基因?qū)隷_______→目的基因的__________運(yùn)載體受體細(xì)胞檢測與鑒定育種藥物環(huán)境第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五1、基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)育種第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五通過研究“基因敲除”的耗子將幫助研究人類的癌癥、糖尿病和高血壓等慢性疾病與遺傳的關(guān)系。轉(zhuǎn)基因羊

具有生長快、毛質(zhì)、肉質(zhì)好、疾病少及耐粗飼料等優(yōu)點(diǎn)。藥物第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來環(huán)境第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五C2023/5/26第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五1.（2008上海高考生物巻）以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請回答下列問題。（1）獲得目的基因的方法通常包括

和

。（2）切割和連接DNA分子所使用的酶分別是

和

。（3）運(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一般選用病毒或

，后者的形狀成

。（4）由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率

，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行

操作。（5）將人胰島素基因分別導(dǎo)入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和

序列上是相同的。答案：（1）從基因文庫中獲取化學(xué)合成（人工合成）（2）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）DNA連接酶（3）質(zhì)粒小型環(huán)狀（4）低篩選（5）氨基酸第二十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期五(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：________；_____________；___________

____；_____________。(2)