專題1 基因工程(一輪復(fù)習(xí))

1、專題一專題一 基因工程基因工程一、基因工程的概念一、基因工程的概念基因工程：按照人們的愿望，進行嚴(yán)格的設(shè)基因工程：按照人們的愿望，進行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外計，并通過體外DNADNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合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。由于基因工程是在基因工程是在DNADNA分子水平上設(shè)計和施工的，分子水平上設(shè)計和施工的，因此又叫因此又叫DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)對基因工程的概念理解對基因工程的概念理解1.1.供體：提供供體：提供_2.2.操作環(huán)境：操作環(huán)境：

2、_3.3.操作水平：操作水平：_4.4.原理：原理：_5.5.受體：表達目的基因受體：表達目的基因6.6.本質(zhì)：性狀在本質(zhì)：性狀在_體內(nèi)表達體內(nèi)表達7.7.優(yōu)點：克服優(yōu)點：克服_障礙，定向改造生物障礙，定向改造生物_目的基因目的基因體處體處分子水平分子水平基因重組基因重組受體受體遠(yuǎn)緣雜交不親和遠(yuǎn)緣雜交不親和性狀性狀一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具（1 1）來源：主要從）來源：主要從_生物中分離純化出來。生物中分離純化出來。（2 2）作用：識別特定的）作用：識別特定的_并切開相應(yīng)兩個核苷酸之并切開相應(yīng)兩個核苷酸之 間的間的_。（3 3）結(jié)果：產(chǎn)生）結(jié)果：產(chǎn)生_或平末端?；蚱侥┒恕Ｔ?/p>

3、原核核苷酸序列核苷酸序列磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵黏性末端黏性末端1.1.限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱：限制酶）限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱：限制酶）2.DNA連接酶連接酶（1）種類：按來源可分為）種類：按來源可分為EcoliDNA連接酶和連接酶和T4DNA連接酶。連接酶。（2）作用：在兩個核苷酸之間形成）作用：在兩個核苷酸之間形成_以以連接連接_。磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵兩段兩段DNA片段片段G A A T T CGC T T A AA A T T CG限制酶切割分子示意圖限制酶切割分子示意圖 C T T A A G思考思考要要想想獲得某獲得某個特定性狀的基個特定性狀的基因必須要用限制因必須要用限制酶切幾個切口？

4、酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性可產(chǎn)生幾個黏性末端？末端？兩個切口，四兩個切口，四個黏性末端。個黏性末端。一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具作用：作用：具備的條件具備的條件種類：種類：將將外源基因送入受體細(xì)胞。外源基因送入受體細(xì)胞。能在能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存具有多個限制酶切點具有多個限制酶切點具有某些標(biāo)記基因具有某些標(biāo)記基因質(zhì)質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。粒、噬菌體和動植物病毒。使用運載體的目的：使用運載體的目的：用它作為運載用它作為運載工具，將目的基工具，將目的基因送到宿主細(xì)胞中去。因送到宿主細(xì)胞中去。一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具、基因的運

5、輸工具、基因的運輸工具運載體運載體質(zhì)粒的特點質(zhì)粒的特點1.1. 1 1、質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體；、質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體；2.2. 2 2、存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；、存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；3.3. 3 3、細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀、細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNADNA分子；分子；4.4. 4 4、最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；、最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；5.5. 5 5、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；6.6. 6 6、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。 （）質(zhì)粒上會存在某些標(biāo)記基因

6、，標(biāo)記基因有什么用途？（）質(zhì)粒上會存在某些標(biāo)記基因，標(biāo)記基因有什么用途？ （）要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需要用幾種限制性內(nèi)（）要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需要用幾種限制性內(nèi)切酶和幾種切酶和幾種DNADNA連接酶處理？連接酶處理？思考思考一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具1 1、提取目的基因、提取目的基因(1)(1)目的基因的概念：目的基因的概念：人們需要的特定基因。人們需要的特定基因。三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序（2 2）提取目的基因的途徑）提取目的基因的途徑提取目的基因的途徑提取目的基因的途徑人工合成基因（真核細(xì)胞）人工合成基因（真核細(xì)胞）反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)

7、錄法 根據(jù)已知氨基酸根據(jù)已知氨基酸序列合成序列合成DNADNA從供體細(xì)胞的從供體細(xì)胞的DNADNA中直接分離基因中直接分離基因 方法：鳥槍法方法：鳥槍法 三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序2 2、目的基因與運載體結(jié)合、目的基因與運載體結(jié)合三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序（1 1）由圖可知載體的組成：）由圖可知載體的組成：_、啟動子、終止子、啟動子、終止子、_ _ _。（2 2）構(gòu)建目的：）構(gòu)建目的： 使使_在在_中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代；中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代； 使使_能夠表達和發(fā)揮作用。能夠表達和發(fā)揮作用。目的基因目的基因標(biāo)記標(biāo)記基因基

8、因目的基因目的基因目的基因目的基因受體細(xì)胞受體細(xì)胞載體載體( (質(zhì)粒質(zhì)粒) )同一種限制酶切割同一種限制酶切割帶有黏性帶有黏性末端切口末端切口帶有相同黏性末端帶有相同黏性末端的目的基因片段的目的基因片段重組重組DNA(DNA(環(huán)狀重組質(zhì)粒環(huán)狀重組質(zhì)粒) )DNADNA連接酶連接酶DNADNA分子分子( (含目的基因含目的基因) )2 2、目的基因與運載體結(jié)合、目的基因與運載體結(jié)合3 3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序（1 1）轉(zhuǎn)化）轉(zhuǎn)化: :目的基因進入受體細(xì)胞內(nèi)目的基因進入受體細(xì)胞內(nèi), ,并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持并且在受體細(xì)胞內(nèi)

9、維持_的過程。的過程。（2 2）常用方法）常用方法 ： 導(dǎo)入植物細(xì)胞導(dǎo)入植物細(xì)胞:_:_、基因槍法、花粉管通、基因槍法、花粉管通 道法道法 導(dǎo)入動物細(xì)胞導(dǎo)入動物細(xì)胞:_:_ 導(dǎo)入微生物細(xì)胞導(dǎo)入微生物細(xì)胞: :感受態(tài)細(xì)胞法（或感受態(tài)細(xì)胞法（或CaCa2+2+處理法）處理法）穩(wěn)穩(wěn)定和表達定和表達農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù)生物種類生物種類植物植物動物動物微生物微生物常用方法常用方法受體細(xì)胞受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程轉(zhuǎn)化過程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)顯微注射技術(shù)感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵受精卵原核細(xì)胞原核細(xì)胞將目的基因插將目的基因插入到入到TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-

10、DNAT-DNA上上農(nóng)桿農(nóng)桿菌菌導(dǎo)入植物導(dǎo)入植物細(xì)胞細(xì)胞整合整合到受體細(xì)胞的到受體細(xì)胞的DNADNA上上表達表達將含有目的將含有目的基因的表達基因的表達載體提純載體提純?nèi)÷讶÷? (受精受精卵卵)顯微注顯微注射射受精卵受精卵發(fā)育發(fā)育獲得獲得具有新性狀具有新性狀的動物的動物CaCa2+2+ 處理細(xì)處理細(xì)胞胞感受態(tài)細(xì)感受態(tài)細(xì)胞胞重組表達重組表達載體載體DNADNA分子分子與感受態(tài)細(xì)與感受態(tài)細(xì)胞混合胞混合感感受態(tài)細(xì)胞吸受態(tài)細(xì)胞吸收收DNADNA分子分子4 4、目的基因的檢測與表達、目的基因的檢測與表達三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序（1 1）_目的基因的有無目的基因的有無（2 2

11、）分子雜交技術(shù)）分子雜交技術(shù)_（3 3）_目的基因是否翻譯目的基因是否翻譯（4 4）生物性狀的表達與否）生物性狀的表達與否目的基因是否表達（個體水平）目的基因是否表達（個體水平）注：啟動子、終止子與起始密碼子、終止密碼子不同：啟動子、終注：啟動子、終止子與起始密碼子、終止密碼子不同：啟動子、終止子在止子在DNA DNA 上上, ,在遺傳信息轉(zhuǎn)錄時起調(diào)控作用；而起始密碼子、終在遺傳信息轉(zhuǎn)錄時起調(diào)控作用；而起始密碼子、終止密碼子在止密碼子在mRNAmRNA上上, ,在翻譯時起作用在翻譯時起作用, ,決定翻譯的開始和結(jié)束。決定翻譯的開始和結(jié)束。 分分子子水水平平DNADNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)目

12、的基因是否轉(zhuǎn)錄目的基因是否轉(zhuǎn)錄抗原抗原抗體雜交抗體雜交三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序2DNADNA 質(zhì)粒質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞細(xì)菌細(xì)胞DNADNA人體細(xì)胞人體細(xì)胞胰島素基因胰島素基因限制酶限制酶限制酶限制酶胰島素胰島素利用生物工程獲得胰島素利用生物工程獲得胰島素1四、基因工程的應(yīng)用四、基因工程的應(yīng)用1.1.轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物類別類別應(yīng)應(yīng) 用用 實實 例例抗蟲抗蟲抗病抗病抗逆抗逆改良改良?xì)⑾x的基因主要有殺蟲的基因主要有BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因抗病毒基因: :病毒

13、外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因; ;抗真菌基因抗真菌基因: :幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗鹽堿和抗干旱的調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗抗鹽堿和抗干旱的調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因除草劑基因轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照提高轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照提高30%30%轉(zhuǎn)基因延熟番茄儲存時間可延長轉(zhuǎn)基因延熟番茄儲存時間可延長1 12 2個月個月轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒有的顏色變異2.2.轉(zhuǎn)基因動物轉(zhuǎn)基因動物類別類別應(yīng)應(yīng) 用用 實實 例例提高生提高生長速度長速度改善畜改善

14、畜產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)品品質(zhì)生產(chǎn)藥物生產(chǎn)藥物作器官移作器官移植的供體植的供體如轉(zhuǎn)外源生長激素基因綿羊和轉(zhuǎn)外源生長激素基因鯉魚生長如轉(zhuǎn)外源生長激素基因綿羊和轉(zhuǎn)外源生長激素基因鯉魚生長速率快、體型大速率快、體型大如將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M如將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M, ,使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳汁中, ,乳糖的含量大大減低乳糖的含量大大減低, ,而其他營養(yǎng)成分不受影響而其他營養(yǎng)成分不受影響目前目前, ,已在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達出了抗凝血已在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和酶、血清白蛋白、生長激素和- -抗胰蛋白酶等重要藥品

15、抗胰蛋白酶等重要藥品科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對豬的器官進行改造科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對豬的器官進行改造, ,抑制抗抑制抗原決定基因的表達原決定基因的表達, ,或設(shè)法除去抗原決定基因或設(shè)法除去抗原決定基因, ,再結(jié)合克隆技再結(jié)合克隆技術(shù)術(shù), ,培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官3.3.基因工程藥物基因工程藥物（1 1）來源：轉(zhuǎn)基因的）來源：轉(zhuǎn)基因的_。（2 2）成果：）成果：_、抗體、抗體、_、激素等。、激素等。（3 3）作用：預(yù)防和治療）作用：預(yù)防和治療_、心血管疾病、心血管疾病、_、 各種傳染病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。各種傳染病、糖尿病

16、、類風(fēng)濕等疾病。4.4.基因治療基因治療（1 1）方法：把）方法：把_導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物 發(fā)揮功能。發(fā)揮功能。（2 2）效果：治療）效果：治療_的最有效的手段。的最有效的手段。（3 3）分類：）分類：_基因治療和基因治療和_基因治療?；蛑委?。工程菌工程菌細(xì)胞因子細(xì)胞因子人類腫瘤人類腫瘤遺傳病遺傳病正常基因正?；蜻z傳病遺傳病體內(nèi)體內(nèi)體外體外疫苗疫苗比較項目比較項目乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器工程菌工程菌基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因表達基因表達受體細(xì)胞受體細(xì)胞導(dǎo)入目的基因?qū)肽康幕虻姆绞降姆绞絼游锘虻慕Y(jié)構(gòu)與人類基動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同因

17、的結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌或酵母菌等生物基因細(xì)菌或酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異有較大差異合成的藥物蛋白與天然蛋合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同白質(zhì)相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器高爾基體等細(xì)胞器, ,產(chǎn)生產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性的藥物蛋白可能沒有活性動物的受精卵動物的受精卵微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法感受態(tài)細(xì)胞法乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較基因治療與基因診斷基因治療與基因診斷原理原理操作過程操作過程進展進展基因治療基因治療基因診斷基因診斷基因表達基因表達堿基互堿

18、基互補配對補配對利用正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)利用正常基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中胞中, ,以表達出正常性狀來治療以表達出正常性狀來治療臨床實驗臨床實驗制作特定制作特定DNADNA探針與病人樣品探針與病人樣品DNADNA混合分析雜交帶情況混合分析雜交帶情況臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用1.1.概念理解概念理解（1 1）基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的）基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)分子的_及其與生物功能的關(guān)系。及其與生物功能的關(guān)系。（2 2）操作：）操作：_或基因合成。或基因合成。（3 3）結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出）結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出_。（4 4）目的：滿足人類的）目的：滿足人類的_的需求。的需求。2.2.操作過程操作過程 從預(yù)期的從預(yù)期的_出發(fā)出發(fā)設(shè)計預(yù)期的設(shè)計預(yù)期的_ _ 推測應(yīng)推測應(yīng) 有的有的_找到相對應(yīng)的找到相對應(yīng)的 _(_(基因基因) ) 基因表達基因表達產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。產(chǎn)生需要的蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)規(guī)律結(jié)構(gòu)規(guī)律基因修飾基因修飾新的蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)生產(chǎn)和生活生產(chǎn)和生活蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功