基因工程一轮复习课件.ppt

1、基因工程专题复习基因工程专题复习 一、基因工程的基本操作工具一、基因工程的基本操作工具 基因工程基因工程，通俗地说，就是按照人们的意愿，把一，通俗地说，就是按照人们的意愿，把一 种生物的某种种生物的某种基因基因提取出来，加以提取出来，加以修饰改造修饰改造，然后放，然后放 到另一种生物的细胞里，到另一种生物的细胞里，定向地定向地改造生物的遗传性状。改造生物的遗传性状。 基因工程的概念基因工程的概念 基因工程的别名基因工程的别名 操作环境操作环境 原理原理 基本过程基本过程 优势优势 目的目的 DNADNA重组技术或重组技术或基因拼接技术基因拼接技术 生物体外生物体外 基因重组基因重组 人类需要的

2、生物类型和生物产品人类需要的生物类型和生物产品 定向改造性状、打破物种界限定向改造性状、打破物种界限 剪切剪切拼接拼接导入导入检测表达检测表达 1 1基因拼接的理论基础（从结构上分析，为基因拼接的理论基础（从结构上分析，为 什么不同生物的什么不同生物的DNADNA能够重组能够重组? ?） (1)大多数生物的遗传物质是大多数生物的遗传物质是DNA。 (2)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。 (3)双链双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。 基因工程诞生的理论基础基因工程诞生的理论基础 2 2外源基因在受体内表达的

3、理论基础外源基因在受体内表达的理论基础 (1)(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。基因是控制生物性状的独立遗传单位。 (2)(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。遗传信息的传递都遵循中心法则。 (3)(3)生物界共用一套遗传密码。生物界共用一套遗传密码。 DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具 “分子手术刀分子手术刀”- “分子缝合针分子缝合针”- “分子运输车分子运输车”- 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 DNADNA连接酶连接酶 载体载体 DNADNA重组技术重组技术的基本工具的基本工具 识别双链识别双链DNA 分子的某种分子的某种特定特定的核苷酸的核苷酸 序列，并且使每一条

4、链中序列，并且使每一条链中特定部位特定部位的两的两 个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。 主要是从主要是从原核生物原核生物中分离纯化出来的一中分离纯化出来的一 种酶种酶 化学本质：蛋白质。 1、来源：、来源： 3、作用：、作用： 4、结果：、结果： 形成两种末端形成两种末端 黏性末端黏性末端 平末端平末端 可用于目的基因和载体的切割可用于目的基因和载体的切割 2、特性：、特性： 限制酶是一类酶，而不是一种酶。限制酶是一类酶，而不是一种酶。 一、一、 限制酶限制酶“分子手术刀分子手术刀” A T 磷磷 酸酸 二二 酯酯 键键 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 黏性末

5、端黏性末端 黏性末端黏性末端 EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA 两条单链的切口，带有几两条单链的切口，带有几 个个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之他们之 间正好互补配对，这样的间正好互补配对，这样的 切口叫切口叫黏性末端黏性末端。 平末端平末端 平末端平末端 SmaISmaI限制酶的切割限制酶的切割 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开 的的DNADNA两条单链的两条单链的切口，是平整的切口，是平整的，这样的切，这样的切 口叫口叫平末端平末端。 例例1.1.下列有关基因工程中限制性内切酶的描下列有关

6、基因工程中限制性内切酶的描 述，错误的是述，错误的是 ( ( ) ) A A一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱 氧核苷酸序列氧核苷酸序列 B B限制性内切酶的活性受温度影响限制性内切酶的活性受温度影响 C C限制性内切酶能识别和切割限制性内切酶能识别和切割RNARNA D D限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取 C 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切点？可要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切点？可 产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？ 要切两个切点，产生四个黏性末

7、端，两个。要切两个切点，产生四个黏性末端，两个。 如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNADNA用同一种限制酶来切割，会用同一种限制酶来切割，会 怎样呢？怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。会产生相同的黏性末端。 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的重组的DNADNA分子了分子了? ? 实际还不够实际还不够, ,还需要还需要DNADNA连接酶进行连接。连接酶进行连接。 思考题：思考题： 限制酶存在于原核生物中的作用是什么限制酶存在于原核生物中的作用是什么? ? 思考思考 原核生物容易受到原核生物容易受到外源外源DNA的入侵的入侵

8、 限制酶的作用限制酶的作用:切割切割外源外源DNA,使之失效使之失效 保证自身的安全保证自身的安全 限制酶为什么不会剪切原核生物本身的限制酶为什么不会剪切原核生物本身的DNA?DNA? 思考思考 防御机制防御机制 1.同一原核细胞内有限制酶同一原核细胞内有限制酶,但但没切割序列没切割序列 2.有有酶酶且有且有切割序列切割序列, 但但甲基化酶甲基化酶 的作用下的作用下 把甲基转移到碱基上把甲基转移到碱基上, 让限制酶让限制酶不能切割不能切割 1 1、种类：、种类： 2 2、作用部位：、作用部位： E Ecolicoli DNADNA连接酶连接酶 T T4 4 DNADNA连接酶连接酶 磷酸二酯键

9、磷酸二酯键 二、二、 DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针” （黏性末端）（黏性末端） （黏性末端和平末端）（黏性末端和平末端） 两两DNADNA片段要具有片段要具有互补互补 的黏性末端的黏性末端才能拼起来才能拼起来 DNADNA连接酶的缝合作用连接酶的缝合作用 可把黏性末端之间的可把黏性末端之间的 缝隙缝隙“缝合缝合”起来起来， DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？聚合酶是一回事吗？ A A T T GA A T T G C C A A A A T T T T A A A A T T T T DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 DNA聚

10、合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶的作用聚合酶的作用 DNA连接酶连接酶 DNA聚合酶聚合酶 相相 同同 点点 作用实质作用实质 化学本质化学本质 不不 同同 点点 模板模板 作用对象作用对象 作用结果作用结果 用途用途 都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键 都是蛋白质都是蛋白质 不需要不需要 需要需要 形成完整的重形成完整的重 组组DNA分子分子 形成形成DNA的一条的一条 链链 基因工程基因工程 DNA复制复制 DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较 在两个两个DNADNA片片 段之间段之间形成磷 酸二酯键 将单个脱氧核苷酸加将单个脱氧核苷酸加 到已存在的核

11、酸片段到已存在的核酸片段 上，形成磷酸二酯键上，形成磷酸二酯键 与与DNADNA有关的酶有关的酶 种类种类 项目项目 限制酶限制酶 DNA连接连接 酶酶 DNA聚合聚合 酶酶 解旋酶解旋酶 作用底物作用底物 DNA分子分子 DNA分子分子 片段片段 脱氧核苷脱氧核苷 酸酸 DNA分子分子 作用部位作用部位 磷酸二酯磷酸二酯 键键 磷酸二酯磷酸二酯 键键 磷酸二酯磷酸二酯 键键 碱基对间碱基对间 的氢键的氢键 作用结果作用结果 形成黏性形成黏性 末端或平末端或平 末端末端 形成重组形成重组 DNA分子分子 形成新的形成新的 DNA分子分子 形成单链形成单链 DNA分子分子 1下图为下图为DNA分

12、子在不同酶的作用下所发生的变分子在不同酶的作用下所发生的变 化，图中依次表示限制性核酸内切酶、化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、聚合酶、 DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 ( ) A B C D C 以下是两种限制酶切割后形成的以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：片段，试分析： GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)其中和其中和 是由一种限制酶切割形成的是由一种限制酶切割形成的 末末 端，两者要重组成一个端，两者要重组成一个DNA 分子，所用分子，所用DNA连接酶通连接酶通 常是常是 。 （2） 和和 是由另一

13、种限制酶切割形成的是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常片段，所用的连接酶通常 是是 。 三、三、载体载体“分子运输车分子运输车” 1 1、载体的作用、载体的作用 将将 转移到受体细胞中去。转移到受体细胞中去。 目的基因目的基因 2 2、常用的载体、常用的载体 质粒、质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒噬菌体的衍生物、动植物病毒 3 3、作为载体必须具备的条件、作为载体必须具备的条件 能在宿主细胞内能在宿主细胞内稳定保存稳定保存并大量并大量复制复制； 有有一个至多个限制酶的切割位点一个至多个限制酶的切割位点, ,以便于与外源以便于与外源 基

14、因连接；基因连接； 有特殊的遗传有特殊的遗传标记基因标记基因, ,供重组供重组DNADNA的检测和鉴定的检测和鉴定 有标记基因的存有标记基因的存 在，可用含青霉在，可用含青霉 素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。 有切割位点有切割位点 能复制并带着能复制并带着 插入的目的基插入的目的基 因一起复制因一起复制 质粒质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核拟核DNADNA之外之外， 并具有并具有自我复制能力自我复制能力的很小的双链环状的很小的双链环状DNADNA分子。分子。 最常用运载体最常用运载体质粒质粒 典例典例1.1.下列关于染色体和质粒的叙述，正确的是下列关于染色体

15、和质粒的叙述，正确的是( ( ) ) A A染色体和质粒的化学本质都是染色体和质粒的化学本质都是DNADNA B B染色体和质粒都只存在于原核细胞中染色体和质粒都只存在于原核细胞中 C C染色体和质粒都与生物的遗传有关染色体和质粒都与生物的遗传有关 D D染色体和质粒都可作为基因工程的常用载体染色体和质粒都可作为基因工程的常用载体 C 二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序 编码区编码区 非编码区非编码区 非编码区非编码区 编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 编码蛋白质编码蛋白质 调控遗传信息的表达调控遗传信息的表达 （调控程序）（调控程序） AATGTGCACGTAGT

16、TAG TTACACGTGCATCAATC 启动子启动子 终止子终止子 知识点一：基因的结构知识点一：基因的结构 1.1.原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构 编码区编码区 非编码区非编码区 非编码区非编码区 启动子启动子 终止子终止子 ATGTGCACGTAGTTA TACACGTGCATCAAT RNA聚合酶聚合酶 AUGUGCACGUAGUUA 启动子：启动子：位于基因首端一段能与位于基因首端一段能与RNARNA聚合酶结合聚合酶结合并能并能 起始起始mRNAmRNA合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。合成的序列。没有启动子，基因就不能转录。 RNARNA聚合酶聚合酶: :能够识别能够

17、识别启动子上的结合位点启动子上的结合位点并与其结合并与其结合 的一种蛋白质的一种蛋白质. . 终止子：终止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片断，片断， 它能阻碍它能阻碍RNARNA聚合酶的移动，并使其从聚合酶的移动，并使其从DNADNA模板链上脱模板链上脱 离下来，使离下来，使转录终止转录终止。 编码区编码区 非编码区非编码区 非编码区非编码区 启动子启动子 终止子终止子 外显子外显子 内含子内含子 编码蛋白质编码蛋白质 2 2. .真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能编码蛋白质的序列叫做内

18、含子不能编码蛋白质的序列叫做内含子 内含子：内含子： 外显子：外显子： RNARNA聚合酶聚合酶 结合位点结合位点 原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞 不同点不同点 编码区是编码区是 _的的 编码区是间隔的、编码区是间隔的、 _的的 相同点相同点 都由能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的_和具有和具有 调控作用的调控作用的_区组成的区组成的 3.3.原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较 连续连续 不连续不连续 编码区编码区 非编码非编码 知识点二：基因工程基本操作的四个步骤知识点二：基因工程基本操作的四个步骤 1 1、目的基因的获取、目的基因的获取 2 2、基因表达

19、载体的构建、基因表达载体的构建 3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定 1 1、目的基因主要是、目的基因主要是_ 编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因 2 2、获取目的基因的常用方法：、获取目的基因的常用方法： （1 1）从基因文库中获取）从基因文库中获取 （2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增 （3 3）人工合成）人工合成 一、目的基因的获取一、目的基因的获取 （一）从基因文库中获取目的基因（一）从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多 DNA片断片断，导入到，导入到受

20、体菌的群体受体菌的群体中，中， 各个受体菌分别含有这种生物的不同各个受体菌分别含有这种生物的不同 基因，称为基因，称为基因文库基因文库 基因文库基因文库 基因组文库基因组文库 部分基因文库部分基因文库 （cDNA文库文库） 提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNADNA 用适当的限制酶切用适当的限制酶切 一定大小的一定大小的DNADNA片段片段 将将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接 导入受体菌中储存导入受体菌中储存 基因组文库基因组文库 1 1. . 基因文库的构建方法基因文库的构建方法 （1 1）直接分离法）直接分离法( (鸟枪法鸟枪法) ) 某种生物的单链某种生物的单链mRNAm

21、RNA 单链互补单链互补DNADNA 双链双链cDNAcDNA片段片段 导入受体菌中储存导入受体菌中储存 与载体连接与载体连接 cDNAcDNA文库文库 反（逆）转录酶反（逆）转录酶 DNADNA聚合酶聚合酶 （2 2）反转录法）反转录法 基因组基因组DNADNA文库文库 cDNAcDNA文库文库 2. 2. 基因组基因组DNADNA文库与文库与cDNAcDNA文库比较文库比较 2. 2. 基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较 文库类型文库类型 cDNA文库文库 基因组文库基因组文库 文库大小文库大小 基因中启动子基因中启动子 基因中内含子基因中内含子 基因多少基因多少

22、 物种间基因交流物种间基因交流 小小 大大 无无 有有 无无 有有 某种生物的部分基因某种生物的部分基因 某种生物的全部基因某种生物的全部基因 可以可以 部分基因可以部分基因可以 概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术。的核酸合成技术。 前提条件：前提条件：_； 原料：原料：_、_ _ 、 _、 _。 原理：原理：_ 聚合酶链式反应聚合酶链式反应 体外体外 特定特定DNADNA片段片段 DNADNA复制复制 已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 DNADNA引物引物 热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶

23、模板模板DNADNA （二）利用（二）利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 过程：过程： a a、变性、变性（9090- -9595）：双链）：双链DNADNA模板模板 在热作用下，在热作用下，_断裂，形成断裂，形成_ b b、复性、复性（复性复性5555- -6060）：系统温度降低，引）：系统温度降低，引 物与物与DNADNA模板结合，形成局部模板结合，形成局部_。 c c、延伸、延伸（7070- -7575）：在）：在TaqTaq酶的作用下，酶的作用下， 合成与模板互补的合成与模板互补的_。 氢键氢键 单链单链DNADNA 双链双链 DNADNA链链 变性、退火、延伸三步曲变性、退

24、火、延伸三步曲 变性：变性：加热至加热至9090 9595双链双链DNADNA解链成解链成 为单链为单链DNADNA 退火：退火：冷却至冷却至5555 6060部分引物与模部分引物与模 板的单链板的单链DNADNA的特定的特定 互补部位相配对和互补部位相配对和 结合结合 延伸：延伸：加热至加热至7070 7575以目的基因为以目的基因为 模板，合成互补的模板，合成互补的 新新DNADNA链链 变性变性 退火退火 延伸延伸 PCR技术扩增与技术扩增与DNA复制的比较复制的比较 PCRPCR技术技术 DNADNA复制复制 相相 同同 点点 原理原理 原料原料 条件条件 不不 同同 点点 解旋解旋

25、方式方式 场所场所 酶酶 结果结果 碱基互补配对碱基互补配对 四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸 模板、能量、酶模板、能量、酶 DNADNA在在高温下高温下 变性变性解旋解旋 解旋酶解旋酶催化催化 体外体外复制复制 细胞核内细胞核内 热稳定的热稳定的DNADNA聚合酶聚合酶 细胞内的细胞内的DNADNA聚合酶聚合酶 大量的大量的DNADNA片段片段 形成整个形成整个DNADNA分子分子 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 DNA 蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列 mRNAmRNA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 目的基因目

26、的基因 化学合成化学合成 已知核苷酸序列已知核苷酸序列 的较小基因可以的较小基因可以 化学合成，不需化学合成，不需 要模板。要模板。 （三）人工合成获取目的基因（三）人工合成获取目的基因 人工合成人工合成 ( (基因序列已知，且比较小基因序列已知，且比较小) ) DNA合成仪合成仪 质粒质粒 目的基因目的基因 限制酶处理 限制酶处理 一个切口一个切口 两个黏性末端两个黏性末端 两个切口两个切口 获得目的基因获得目的基因 DNADNA连接酶连接酶 表表 达达 载载 体体 同一种同一种 1 1. .基因表达载体的构建基因表达载体的构建 二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心 限制酶切

27、割位点的选择必须保证限制酶切割位点的选择必须保证目的基因，目的基因， 标记基因的完整性标记基因的完整性，以便于检测和表达。，以便于检测和表达。 2.2.基因表达载体的组成：基因表达载体的组成： 它们有什么作用？它们有什么作用？ a、目的基因、目的基因 b、启动子、启动子 c、终止子、终止子 d、标记基因、标记基因 位于基因的首端位于基因的首端, RNA聚合酶的结合位聚合酶的结合位 点点 位于基因的末端位于基因的末端,终终 止转录止转录 检测目的基因是否导入受体细胞检测目的基因是否导入受体细胞 三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞 （一）转化：（一）转化： （二）方法（二）方法

28、将目的基因导入将目的基因导入 植物细胞植物细胞 将目的基因导入将目的基因导入 动物细胞动物细胞 将目的基因导入将目的基因导入 微生物细胞微生物细胞 农杆菌转化法农杆菌转化法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法 显微注射法显微注射法 感受态细胞法感受态细胞法 目的基因进入目的基因进入_内，并且在内，并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程 受体细胞受体细胞 稳定稳定 表达表达 （1 1）农杆菌转化法）农杆菌转化法 特点：特点： 易感染易感染双子叶植物双子叶植物和裸子植和裸子植 物，对大多数单子叶植物没有感物，对大多数单子叶植物没有感 染能力染能力 原理：原理： TiTi质

29、粒上的质粒上的T T- -DNADNA可以转移到受体细胞，可以转移到受体细胞， 并整合到受体细胞染色体的并整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。 1、将目的基因导入植物细胞、将目的基因导入植物细胞 转化过程转化过程: : TiTi质粒质粒 目的基因目的基因 构建构建 表 表 达达 载载 体体 导入导入 植植 物物 细细 胞胞 插入插入 植物细胞植物细胞 染色染色DNADNA 表达表达 新新 性性 状状 转入转入 农农 杆杆 菌菌 基因枪法又称微基因枪法又称微 弹轰击法，是弹轰击法，是利用压利用压 缩气体产生的动力缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表将包裹在金属颗粒表 面的表达载体面的表达

30、载体DNADNA打打 入受体细胞中入受体细胞中，使目，使目 的基因与其整合并表的基因与其整合并表 达的方法。达的方法。 （2 2）基因枪法）基因枪法 适用于适用于单子叶植物单子叶植物 （3 3）花粉管通道法）花粉管通道法 适用于适用于被子植物被子植物 方法：方法：显微注射法显微注射法 程序：程序： 目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵（受精卵）取卵（受精卵） 显微注射显微注射 受精卵受精卵 新性状动物新性状动物 2、将目的基因导入动物细胞、将目的基因导入动物细胞 原核生物原核生物特点：特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少繁殖快、单细胞、遗传物质少 方法：方法： 用用Ca2+处理细胞处理细

31、胞 感受态细胞感受态细胞 表表 达载体与感受态细胞混合达载体与感受态细胞混合 感受态感受态 细胞吸收细胞吸收DNA分子分子 3、将目的基因导入微生物细胞、将目的基因导入微生物细胞 思考：为什么要用思考：为什么要用CaCa2+ 2+处理受体细胞？ 处理受体细胞？ 用用Ca2Ca2处理，增加细菌细胞壁的通透性处理，增加细菌细胞壁的通透性 四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定 检测检测 导入检测：目的基因是否导入受体细胞导入检测：目的基因是否导入受体细胞 方法方法 DNADNA分子杂交分子杂交 表达检测表达检测 转录检测转录检测分子杂交分子杂交 翻译检测翻译检测抗原抗体抗原抗体杂交杂交

32、分分 子子 检检 测测 法法 鉴定鉴定 抗虫鉴定抗虫鉴定 抗病鉴定抗病鉴定 活性鉴定等活性鉴定等 个体水平的鉴定个体水平的鉴定 DNADNA分子杂交分子杂交 15N 15N 14N 14N 探针探针 转基因生转基因生 物的物的DNA 变性变性 变性变性 首先取出转基因生物的基因组首先取出转基因生物的基因组DNADNA； 将含将含目的基因的目的基因的DNADNA片段片段用放射性同位素等用放射性同位素等 作标记作标记, ,以此做以此做探针探针； 使探针和转基因生物的基因组杂交使探针和转基因生物的基因组杂交, ,若显示若显示 出出杂交带杂交带, ,表明染色体已插入染色体表明染色体已插入染色体DNAD

33、NA中。中。 归纳: 基因工程的基本操作程序 1.1. 获取目的基因获取目的基因 从基因文库从基因文库 利用利用PCRPCR 化学方法人工合成化学方法人工合成 2.2. 构建基因表达载体构建基因表达载体 目的基因、启动子、终止子、标记基因目的基因、启动子、终止子、标记基因 3.3. 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化法、显微注射法农杆菌转化法、显微注射法 4.4. 目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 检测：是否插入、转录、翻译检测：是否插入、转录、翻译 鉴定：鉴定： 1、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最、在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最 方便方法是方

34、便方法是 A、化学合成法、化学合成法 B、基因组文库法、基因组文库法 C、cDNA文库法文库法 D、聚合酶链反应、聚合酶链反应 2、下列获取目的基因的方法中需要模板链、下列获取目的基因的方法中需要模板链 的是的是 从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 利用利用 PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 反转录法反转录法 通过通过 DNA合成仪利用化学方法人工合成合成仪利用化学方法人工合成 A B C D A D 3 3. .如图为利用生物技术获得生物新品种的过程如图为利用生物技术获得生物新品种的过程, ,据图回答：据图回答： ( (1 1) )在基因工程中在基因工程中,AB,AB为为

35、 技术技术, ,利用利用 的原理是的原理是 , ,其中其中为为 过程过程。 ( (2 2) )加热至加热至9494的目的是使的目的是使DNADNA中的中的 键键 断裂断裂, ,这一过程在细胞内是通过这一过程在细胞内是通过 的的 作用来完成的。作用来完成的。 DNADNA解旋解旋 解旋酶解旋酶 PCR DNADNA复制复制 氢氢 ( (3 3) )当温度降低时当温度降低时, ,引物与模板末端结合引物与模板末端结合, ,在在DNADNA聚聚 合酶的作用下合酶的作用下, ,引物沿模板链延伸引物沿模板链延伸, ,最终合成两条最终合成两条 DNADNA分子分子, ,此过程中的原料是此过程中的原料是 ,

36、, 遵循的原则是遵循的原则是 。 ( (4 4)BD)BD为抗虫棉的培育过程为抗虫棉的培育过程, ,其中其中过程常用的过程常用的 方法是方法是 , , 要确定目的基因要确定目的基因( (抗虫基因抗虫基因) )导入受体细胞后是否导入受体细胞后是否 能稳定遗传并表达能稳定遗传并表达, ,需进行检测和鉴定工作需进行检测和鉴定工作, ,请写请写 出在个体生物学水平上的鉴定过程：出在个体生物学水平上的鉴定过程： 4 4种脱氧核苷酸种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则碱基互补配对原则 农杆菌转化法农杆菌转化法 让害虫吞食转基因棉花的叶子让害虫吞食转基因棉花的叶子, ,观察害虫的存活情况观察害虫的存活情况 三、基

37、因工程的应用三、基因工程的应用 抗抗病病 抗逆抗逆 生长速度生长速度 品质品质 药物药物 器官移植器官移植 将将 基因与基因与 等等 调控组件重组在一起，通过调控组件重组在一起，通过 等方法，等方法， 导入哺乳动物的导入哺乳动物的 中，将中，将 其其 送入母体，送入母体， 使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌 乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药 品，称为品，称为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或或乳房生物反应器。乳房生物反应器。 乳腺生物反应器乳腺生物反应器 乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；乳腺生物反应器的优点

38、：产量高；质量好； 成本低；易提取。成本低；易提取。 药物蛋白药物蛋白 乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子 显微注射显微注射 受精卵受精卵 1、基因治疗概念：、基因治疗概念： 基因治疗基因治疗 把把正常基因正常基因导入病人体内，使该基因的表达导入病人体内，使该基因的表达 产物发挥功能，从而达到产物发挥功能，从而达到治疗疾病治疗疾病的目的，是治的目的，是治 疗疗遗传病遗传病的最有效的手段。的最有效的手段。 （把特定的（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有基因缺陷的细胞中，中， 从而达到治疗疾病的目的）从而达到治疗疾病的目的） 2、实例：、实例： 将将腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨

39、酶基因转入取自患者的淋转入取自患者的淋 巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。 对严重复合型免疫缺陷症的治疗对严重复合型免疫缺陷症的治疗 3、原理、原理 病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因 工程导入的工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都存在正常基因，在病人体内两种基因都存在 且都能表达，正常基因的表达产物掩盖了且都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因缺陷基因 的表达产物，从而治愈了有的表达产物，从而治愈了有基因缺陷的疾病。基因缺陷的疾病。 4 4、基因治疗的类型、基因治疗的类型 体外基因治疗：先从病

40、人体内获得某种细体外基因治疗：先从病人体内获得某种细 胞，进行培养，然后在胞，进行培养，然后在体外完成基因转移体外完成基因转移， 再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重 新输入患者体内。新输入患者体内。 体内基因治疗：体内基因治疗：直接向人体组织细胞直接向人体组织细胞中转中转 移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的 正常基因转入患者肺组织）正常基因转入患者肺组织） 5 5、基因治疗的发展现状：、基因治疗的发展现状：处于初期的临床处于初期的临床 试验阶段试验阶段 基因诊断基因诊断 概念概念 用放射性同位素或荧光分子等标记的用放射

41、性同位素或荧光分子等标记的 DNA分子做探针，利用分子做探针，利用DNA分子杂交原分子杂交原 理，鉴定被测标本上的遗传信息，达到理，鉴定被测标本上的遗传信息，达到 检测疾病的目的。检测疾病的目的。 D 考向考向1 1 下列关于基因工程应用的叙述，错误的下列关于基因工程应用的叙述，错误的 是是 ( ( ) ) A A基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的 细胞细胞 B B基因诊断的基本原理是基因诊断的基本原理是DNADNA分子杂交分子杂交 C C一种基因探针只能检测水体中的一种病毒一种基因探针只能检测水体中的一种病毒 D D原核基因不能用来进行真核生物的遗传

42、改良原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 四、蛋白质工程的崛起四、蛋白质工程的崛起 一、蛋白质工程的崛起的缘由一、蛋白质工程的崛起的缘由 基因工程产物基因工程产物 基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产自然界自然界 已存在的已存在的蛋白质。蛋白质。 这些这些天然蛋白质天然蛋白质是生物在长期进化过程是生物在长期进化过程 中形成的中形成的, ,它们的结构和功能符合特定物它们的结构和功能符合特定物 种生存的需要种生存的需要, ,却却不一定不一定完全符合完全符合人类人类生生 产和生活的产和生活的需要需要。 二、蛋白质工程的基本原理二、蛋白质工程的基本原理 1 1、蛋白质工程的目标、蛋白质工

43、程的目标 根据人们对根据人们对蛋白质功能蛋白质功能的特定需求，的特定需求， 对蛋白质的对蛋白质的结构结构进行分子设计。进行分子设计。 2 2、天然蛋白质的合成过程、天然蛋白质的合成过程 DNADNA（基因）（基因） 转录转录 mRNAmRNA 翻译翻译 蛋白质蛋白质 基因基因表达（转录和翻译）表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多形成氨基酸序列的多 肽链肽链形成具有高级结构的蛋白质形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能行使生物功能 、蛋白质工程的基本途、蛋白质工程的基本途径径 预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列 找到

44、相对应的脱氧核苷酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）（基因） 4 4、蛋白质工程的概念、蛋白质工程的概念 是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功 能的关系作为基础，能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，通过基因修饰或基因合成， 对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质， 以满足人类的生产和生活的需求。以满足人类的生产和生活的需求。 蛋白质工程的基础蛋白质工程的基础: 蛋白质分子的结构规律及其生蛋白质分子的结构规律及其生 物功能的关系物功能的关系 蛋白质工程的实质：蛋白质工程的实质： 改造基因改造基因 蛋白质

45、工程的产物：蛋白质工程的产物： 新的蛋白质新的蛋白质 5 5、蛋白质工程与基因工程比较、蛋白质工程与基因工程比较 项目 蛋白质工程蛋白质工程 基因工程基因工程 区 别 原理 中心法则的逆推中心法则的逆推 基因重组基因重组 过程 预期蛋白质预期蛋白质功能功能设设 计计蛋白质蛋白质结构结构推测推测 氨基酸序列氨基酸序列推测推测脱脱 氧核苷酸序列氧核苷酸序列合成合成 DNADNA表达出蛋白质表达出蛋白质 获取目的基因获取目的基因构建表达载构建表达载 体体导入受体细胞导入受体细胞目的基目的基 因的检测与鉴定因的检测与鉴定 实质 定向改造或生产人类定向改造或生产人类 所需蛋白质所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性，定向改造生物的遗传特性， 以获得人类所需的生物类型以获得人类所需的生物类型 结果 自然界没有的蛋白质自然界没有的蛋白质