專題1《基因工程》1課件

專題1基因工程基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。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(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基礎(chǔ)理論

和技術(shù)的發(fā)展

催生了基因工程閱讀課本第2頁1.1DNA重組技術(shù)的基本工具是在生物體外，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(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品分析概念：工具為什么要加工什么是表達用什么導(dǎo)入（1）限制酶

①分布：主要在原核生物中。②作用特點:專一性，識別特定核苷酸序列，切割特定切點。③結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端和平末端

④舉例：EcoR1限制酶、Sma1限制酶

與我們學(xué)過的DNA酶相同嗎？識別序列的特點作用是什么兩者的區(qū)別這兩種酶切的特點切斷的是什么鍵限制酶的識別特點以中軸線雙側(cè)的DNA上堿基呈反向?qū)ΨQ，重復(fù)排列

如：GAA

TTC

CCC

GGG

CTT

AAG

GGGCCC黏性末端黏性末端EcoRI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。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?；虻尼樉€：DNA連接酶G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G同種限制酶切割基因的針線——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(形成磷酸二酯鍵)，這樣一個重組的DNA分子就形成了。（3）運載體

①作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。

②具備的條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，并穩(wěn)定地保存有多個限制酶切點，

具有某些標(biāo)記基因，對受體細(xì)胞無害

③舉例：質(zhì)粒（常用）、噬菌體和動植物病毒。

為什么要具備這些條件與外源基因連接。

便于進行篩選質(zhì)粒特點：1、細(xì)菌染色體外雙鏈環(huán)狀DNA分子2、能自我復(fù)制并在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在3、有一個或多個限制酶切點4、有特殊的遺傳標(biāo)記基因注意：真正用作運載體的質(zhì)粒都是人工改造過的。2）不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是A、能復(fù)制（）B、有多個限制酶切點C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)3）有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的（）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(dǎo)入受體細(xì)胞D、人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶A練習(xí)4）下列關(guān)于基因工程的敘述，不正確的是（）A、基因工程的原理是基因重組B、運用基因工程技術(shù)，可使生物發(fā)生定向變異C、一種生物的基因轉(zhuǎn)接到另一種生物的DNA分子上D、是非同源染色體上非等位基因的自由組合練習(xí)D5）基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)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(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D、目的基因的檢測和表達C練習(xí)(2008理綜山東卷)35.（8分）【生物—現(xiàn)代生物科技專題】為擴大耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。（1）獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中

處，DNA連接酶作用于

處。（填“a”或“b”）（2）將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和

法。（3）由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用

技術(shù)，該技術(shù)的核心是

和

。（4）為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的

作探針進行分子雜交檢測，又要用

方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。a植物組織培養(yǎng)脫分化（去分化）基因槍法（花粉管通道法）再分化耐鹽基因（目的基因）一定濃度鹽水澆灌（移栽到鹽堿地中）a（2008上海高考生物巻）39、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）運送目的基因進入受體細(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（連接酶）（3）質(zhì)粒小型環(huán)狀（雙鏈環(huán)狀、環(huán)狀）（4）低篩選（5）氨基酸1.2基因工程的基本操作程序為什么要獲得目的基因為什么要把目的基因與載體結(jié)合受體細(xì)胞是指什么為什么要進行檢測第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。PCR原理圖

PCR的過程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，分開成為單鏈DNA。

（2）以DNA小段寡聚核苷酸做引物，在50℃的溫度下，找到可以配對的正鏈和負(fù)鏈，形成互補結(jié)合（3）在70℃高溫下，合成一條與模板DNA單鏈（正鏈或負(fù)鏈）互補結(jié)合的DNA新鏈。

（4）以上三個步驟周而復(fù)始，即反應(yīng)體系的溫度從90oC-50oC-75oC，目的基因的量不斷增加反應(yīng)體系中經(jīng)歷：變性——淬火——合成——重復(fù)。結(jié)果：目的基因的量成指數(shù)形式擴增（2n)高溫的作用是？引物是怎樣獲得的？四種脫氧核苷三磷酸（4XdNTP)酶高溫DNA聚合酶（Taq酶），原料第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉(zhuǎn)錄）由mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNAmRNADNA單鏈DNA單鏈RNA–DNA雜交分子RNA–DNA雜交分子單鏈DNA單鏈DNA雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄使RNA降解復(fù)制核酸酶H??形成氫鍵第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉(zhuǎn)錄）4.采用DNA合成儀人工合成長度不是很大的DNA片段。5.用機械的方法，如超聲波把打成片段。原核生物基因表達的調(diào)控乳糖代謝基因表達調(diào)控圖解：(有乳糖時)ＲＰＯ

lacZlacY

lacA調(diào)節(jié)基因啟動子操縱基因結(jié)構(gòu)基因RNA聚合酶信使RNA轉(zhuǎn)錄翻譯阻抑物與乳糖結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生了改變，因而不能與操縱基因結(jié)合，使得結(jié)構(gòu)基因進行轉(zhuǎn)錄。阻抑物乳糖轉(zhuǎn)錄半乳糖苷酶酶酶第二步：基因表達載體的構(gòu)建核心目的基因與載體結(jié)合成為重組基因需要哪兩種工具總結(jié)：表達載體需由哪幾部分組成復(fù)制原點啟動子目的基因終止子標(biāo)記基因它們的作用是？第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞什么叫轉(zhuǎn)化常用的轉(zhuǎn)化方法有哪些？具體過程？第四步：目的基因的檢測與鑒定首先：其次：最后：還要：檢測與鑒定哪些環(huán)節(jié)具體方法？DNA分子雜交技術(shù)基因探針：核酸分子探針是指特定的已知核酸片段，能與互補核酸序列退火雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測。滿足：（1）必須是單鏈，（2）帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物。編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游RNA聚合酶結(jié)合位點RNA聚合酶結(jié)合位點編碼蛋白質(zhì)調(diào)控調(diào)控原核細(xì)胞真核細(xì)胞真核細(xì)胞1.3基因工程的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因來源抗蟲植物Bt毒蛋白基因蘇云金芽胞桿菌（如：抗蟲蛋白酶抑制劑基因植物棉）淀粉酶抑制劑基因植物凝集素基因抗病植物病毒外殼蛋白基因（如：轉(zhuǎn)基病毒的復(fù)制酶基因因煙草）幾丁質(zhì)酶基因請繼續(xù)把表格完成抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗凍蛋白基因魚抗除草劑基因轉(zhuǎn)基因玉米富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)基因延熟番茄控制番茄果實成熟的基因轉(zhuǎn)基因矮牽牛植物花青素代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因鯉魚外源生長激素基因人轉(zhuǎn)基因牛腸乳糖酶基因人轉(zhuǎn)基因牛（羊）抗凝血酶基因、血清白蛋白基因、生長激素基因、a-抗胰蛋白酶轉(zhuǎn)基因煙草發(fā)光基因螢火蟲工程菌細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素、白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗基因治療腺苷酸脫氨酶基因功能正常的基因反義基因自殺基因器官移植的供體動物被導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子的器官供體基因組1、4蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的概念是研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，然后人為地設(shè)計一個新蛋白質(zhì)，并按這個設(shè)計的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)去改變其基因結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。

或者從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系出發(fā)，定向地改造天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，特別是對功能基因的修飾，也可以制造新型的蛋白質(zhì)。一、蛋白質(zhì)的改造干擾素在體外保存困難玉米中賴氨酸含量比較低將分子中的一個半胱氨酸轉(zhuǎn)變成絲氨酸第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸解除賴氨酸對酶活性的限制賴氨酸天冬氨酸激酶二氫吡啶二羧酸合成酶二、蛋白質(zhì)工程的基本原理天然蛋白質(zhì)的合成過程時怎樣的？遵循中心法則，并需經(jīng)過高級空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)工程的途徑預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列相應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）投入生產(chǎn)依賴于什么工程根據(jù)什么預(yù)期包括哪些方面的結(jié)構(gòu)依據(jù)是什么討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。有多少種？（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。有多少種？（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？mRNA序列為：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUG