2015-3-9基因工程1(教育精品).ppt

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1、选修选修三三现代生物科技专题现代生物科技专题一、基因工程的一、基因工程的概念概念基因工程的基因工程的别名别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果专题一专题一 基因工程基因工程DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术生物体外生物体外生物体外生物体外 基基基基 因因因因DNADNADNADNA分子水平分子水平分子水平分子水平剪切剪切剪切剪切拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入表达表达表达表达人类需要的基因产人类需要的基因产人类需要的基因产人类需要的基因产物物物物或生物类型或生物类型或生物类型或生物类型1 1、2020世纪中叶世纪中叶,基础理论取得了重

2、大突破基础理论取得了重大突破l DNADNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明 DNA DNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立 遗传密码的破译遗传密码的破译2 2、技术发明使基因工程的实施成为可能、技术发明使基因工程的实施成为可能l 基因转移载体的发现基因转移载体的发现 工具酶的发现工具酶的发现 DNA DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明 DNA DNA体外重组的实现体外重组的实现 重组重组DNADNA表达实验的成功表达实验的成功 第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世 PCR PCR技术的发明技术的发明二、基因工程的基本工具二、基因工程的基本工具1.1.限制性

3、核酸内切酶（限制性核酸内切酶（简称限制酶简称限制酶）分布分布:特点特点:结果结果:举例举例:作用作用:特异性，能识别特异性，能识别特异性，能识别特异性，能识别双链双链双链双链DNADNA特定核苷酸序列特定核苷酸序列特定核苷酸序列特定核苷酸序列，在，在，在，在特定的部位切开两个核苷酸之间的特定的部位切开两个核苷酸之间的特定的部位切开两个核苷酸之间的特定的部位切开两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键产生产生产生产生黏性未端黏性未端黏性未端黏性未端或或或或平末端平末端平末端平末端大肠杆菌的一种限制酶能识别大肠杆菌的一种限制酶能识别大肠杆菌的一种限制酶能识别大肠杆菌的一种限制酶能识

4、别GAATTCGAATTCGAATTCGAATTC序列，并序列，并序列，并序列，并在在在在G G G G和和和和A A A A之间切开之间切开之间切开之间切开主要在主要在主要在主要在原核生物原核生物原核生物原核生物中中中中1 1）切割目的基因和运载体）切割目的基因和运载体2 2）保护自身细胞原有的遗传信息）保护自身细胞原有的遗传信息 限制酶的识别序列由几个脱氧核苷酸组成？限制酶的识别序列由几个脱氧核苷酸组成？大多数由大多数由6 6个核苷酸组成，少数由个核苷酸组成，少数由4 4、5 5或或8 8个核苷酸组成个核苷酸组成不同的限制酶作用后产生的黏性末端一定不同吗？不同的限制酶作用后产生的黏性末端一

5、定不同吗？.分子缝合针分子缝合针-DNA-DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键E Ecoli coli DNA DNA 连接酶与连接酶与T T4 4DNA DNA 连接酶有何别？连接酶有何别？DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶是一回事吗？（相同点，对聚合酶是一回事吗？（相同点，对象，模板，作用过程。）象，模板，作用过程。）特点：特点：连接双链连接双链DNADNA片段，不连单链。片段，不连单链。、载、载体：体：(1)1)1)1)种类种类种类种类 ：（3）作为运载体应具备什么条件？）作为运载体应具备什么条件？（2 2）作用：）作用：）作用：）作用：质粒（最常用），

6、质粒（最常用），质粒（最常用），质粒（最常用），噬菌体的噬菌体的噬菌体的噬菌体的衍生物、动植物病毒等衍生物、动植物病毒等衍生物、动植物病毒等衍生物、动植物病毒等将目的基因送入受体细胞将目的基因送入受体细胞能够在宿主细胞内复制并稳定保存；能够在宿主细胞内复制并稳定保存；能够在宿主细胞内复制并稳定保存；能够在宿主细胞内复制并稳定保存；具有一个至多个限制酶切点，以便与具有一个至多个限制酶切点，以便与具有一个至多个限制酶切点，以便与具有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因相连；外源基因相连；外源基因相连；外源基因相连；具有标记基因，供重组具有标记基因，供重组具有标记基因，供重组具有标记基因，供重组DN

7、ADNADNADNA的鉴定和筛的鉴定和筛的鉴定和筛的鉴定和筛选。选。选。选。都有侵染或进入宿主细胞的能力都有侵染或进入宿主细胞的能力质粒存在于质粒存在于细菌，酵母菌等生物中细菌，酵母菌等生物中不是，在天然质粒的基础上进行过人工改造不是，在天然质粒的基础上进行过人工改造不是，在天然质粒的基础上进行过人工改造不是，在天然质粒的基础上进行过人工改造（启动子（启动子（启动子（启动子+目的基因目的基因目的基因目的基因+终止子）终止子）终止子）终止子）（2 2）运载体的共同特点？）运载体的共同特点？（1 1 1 1）质粒的来源？运载体是天然的吗？）质粒的来源？运载体是天然的吗？）质粒的来源？运载体是天然的

8、吗？）质粒的来源？运载体是天然的吗？三、基因工程的操作步骤三、基因工程的操作步骤v1 1、目的基因的获取目的基因的获取目的基因的获取目的基因的获取v2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建v3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞v4 4、目的基因的检测和鉴定、目的基因的检测和鉴定、目的基因的检测和鉴定、目的基因的检测和鉴定核心核心1 1、目的基因的获取、目的基因的获取方法方法从基因文从基因文库获取：库获取：从基因组文库中获取从基因组文库中获取从从cDNAcDNA文库获取文库获取人工化学

9、合成基因：人工化学合成基因：利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因（1）目的基因的获取）目的基因的获取目的基因的概念：目的基因的概念：目的基因目的基因目的基因目的基因就是人们需要的基因，可就是人们需要的基因，可就是人们需要的基因，可就是人们需要的基因，可以来自动物、植物、微生物。主要指以来自动物、植物、微生物。主要指以来自动物、植物、微生物。主要指以来自动物、植物、微生物。主要指的是的是的是的是编码蛋白质编码蛋白质编码蛋白质编码蛋白质的基因。的基因。的基因。的基因。与生物抗逆性相关的基因与生物抗逆性相关的基因与优良品质相关的基因与优良品质相关的基因与生物药物和保健品相关的基因与生

10、物药物和保健品相关的基因与毒物降解相关的基因与毒物降解相关的基因什么叫目的基因？什么叫目的基因？前提前提1 1：如果我们对目的基因如果我们对目的基因的碱基序列的碱基序列一无所一无所知知,且供体且供体DNADNA数量数量丰富丰富从基因文库中从基因文库中获取目的基获取目的基因因获取目的基获取目的基因的方法因的方法从自然界已有的物种中分离从自然界已有的物种中分离从自然界已有的物种中分离从自然界已有的物种中分离用人工的方法合成用人工的方法合成用人工的方法合成用人工的方法合成获取目的基因的常用方法举例获取目的基因的常用方法举例基因文库的构建过程基因文库的构建过程基因文库的构建过程基因文库的构建过程构成基

11、因文库的构成基因文库的构成基因文库的构成基因文库的成员成员成员成员是什么是什么是什么是什么？每个受体菌之间的每个受体菌之间的每个受体菌之间的每个受体菌之间的最主要差最主要差最主要差最主要差别别别别是什么？是什么？是什么？是什么？这些基因的这些基因的这些基因的这些基因的来源来源来源来源于哪里？于哪里？于哪里？于哪里？你能根据图解描述一下你能根据图解描述一下你能根据图解描述一下你能根据图解描述一下“基基基基因文库因文库因文库因文库”的的的的构建过程构建过程构建过程构建过程吗？吗？吗？吗？基因文库：将含有某种生物基因文库：将含有某种生物基因文库：将含有某种生物基因文库：将含有某种生物不同基因不同基因

12、不同基因不同基因的许多的许多的许多的许多DNADNADNADNA片段，导入片段，导入片段，导入片段，导入受体菌受体菌受体菌受体菌的群体中的群体中的群体中的群体中储存储存储存储存，各个受体菌，各个受体菌，各个受体菌，各个受体菌分别含有这种生物的分别含有这种生物的分别含有这种生物的分别含有这种生物的不同基因不同基因不同基因不同基因，称为，称为，称为，称为基因文库基因文库基因文库基因文库。基因文库构建的示意图基因文库构建的示意图基因文库构建的示意图基因文库构建的示意图基因文库构建的示意图基因文库构建的示意图受体菌受体菌同种生物的同种生物的DNADNA所含有的基因不同所含有的基因不同2 2 2 2 2

13、 2基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念（1 1）从基因文库中获取目的基因）从基因文库中获取目的基因基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库（如（如cDNAcDNA文库）文库）3 3 3 3基因文库的种类基因文库的种类基因文库的种类基因文库的种类1 1 1 1 1 1构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程 基因文库包括哪几种类型？请阅读课本基因文库包括哪几种类型？请阅读课本基因文库包括哪几种类型？请阅读课本基因文库包括哪几种类型？请阅

14、读课本P9P9P9P9相关文字和相关文字和相关文字和相关文字和图图图图1-71-71-71-7。mRNAmRNA逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录逆转录逆转录逆转录逆转录逆转录DNADNAcDNAcDNA 你能推测出你能推测出mRNAmRNA反转录形成反转录形成cDNAcDNA的过程大致的过程大致分为哪些步骤吗？分为哪些步骤吗？中心法则中心法则中心法则中心法则非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点编码区编码区原核生物原核生物基因基因基因的结构基因的结构转录转录mRNA 外显子外显子(能编码蛋白质能编码蛋白质)内含子内含子(不能编码蛋白质不能编

15、码蛋白质)与与RNA聚合聚合酶结合位点酶结合位点编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区真核生物真核生物基因基因基因的结构基因的结构转录转录修饰修饰mRNA不成熟不成熟mRNA逆转录逆转录DNAIMNIMN基因组基因组基因组基因组基因组基因组DNADNADNA文库与文库与文库与文库与文库与文库与cDNAcDNAcDNA文库的比较文库的比较文库的比较文库的比较文库的比较文库的比较cDNAcDNA文库文库包含一个生物某个时期所选择性表达的基因。包含一个生物某个时期所选择性表达的基因。基因组文库基因组文库包括一个生物的所有基因包括一个生物的所有基因 用小白鼠的肝脏细胞和肌肉细胞构建的基因组用小白

16、鼠的肝脏细胞和肌肉细胞构建的基因组文库有差异吗？构建的文库有差异吗？构建的cDNAcDNA文库呢？文库呢？文库类型文库类型cDNAcDNA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物种之间的基物种之间的基因交流因交流说明说明小小大大无无有有无无有有某种生物的部某种生物的部分基因分基因某种生物的全某种生物的全部基因部基因可以可以部分基因可以部分基因可以基因文库的组建过程就包含基因工程基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简单，缺点是目的基因的优点是操作简

17、单，缺点是工作量大，具有一定的盲目性工作量大，具有一定的盲目性2 2 2 2 2 2基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念基因文库的概念（1 1）从基因文库中获取目的基因）从基因文库中获取目的基因基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库（如（如cDNAcDNA文库）文库）3 3 3 3基因文库的种类基因文库的种类基因文库的种类基因文库的种类1 1 1 1 1 1构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程构建基因文库的过程 基因文库包括哪几种类型？请阅读课本基因文库包括哪几

18、种类型？请阅读课本基因文库包括哪几种类型？请阅读课本基因文库包括哪几种类型？请阅读课本P9P9P9P9相关文字和相关文字和相关文字和相关文字和图图图图1-71-71-71-7。4.4.怎样从基因文库中找到我们要的目的基因？怎样从基因文库中找到我们要的目的基因？根据目的基因的有关信息来获取目的基因。根据目的基因的有关信息来获取目的基因。如：根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染如：根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物色体上的位置、基因的转录产物mRNAmRNA，以及基因的表，以及基因的表达产物蛋白质等特性。达产物蛋白质等特性。前提前提1 1：如果我们对目的基

19、因如果我们对目的基因的碱基序列的碱基序列一无所一无所知知,且供体且供体DNADNA数量数量丰富丰富利用利用PCRPCR技术技术扩扩增目的基因增目的基因前提前提2 2：如果我们对目的基因如果我们对目的基因的碱基序列的碱基序列知道一部知道一部分，分，但供体但供体DNADNA数量数量有限有限从从基因文库基因文库中获中获取目的基因取目的基因获取目的基因的常用方法举例获取目的基因的常用方法举例（二）利用（二）利用PCRPCR技术获取目的基因技术获取目的基因1 1、在、在PCRPCR过程中使过程中使双链解双链解开开,两条两条单链重新结合单链重新结合分分别依靠的什么条件？别依靠的什么条件？2 2、通过、通过

20、PCRPCR技术是如何扩增技术是如何扩增出出特定的目的基因序列特定的目的基因序列的？的？3 3、在、在PCRPCR过程中用到的过程中用到的DNADNA聚合酶应该具备什么特性？聚合酶应该具备什么特性？9595高温；高温；60 60 低温低温利用利用引物引物定位于扩增的定位于扩增的起止点起止点,从而得到所需要从而得到所需要的的特定特定DNADNA片段片段耐高温耐高温利用利用PCRPCR技术扩增技术扩增 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 条件条件：_、_ _、_(_(做启动子做启动子)、_._.前提条件：前提条件：原理原理：_

21、方式方式：以以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增循为扩增循 环的次数）环的次数）结果结果：多聚合酶链式反应多聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA双链复制双链复制一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物DNADNA聚合酶聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增PCRPCR技术扩增过程技术扩增过程a a、DNADNA变性变性（90-9690-96）：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、退

22、火、退火（复性复性25-6525-65）：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（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，从酶的作用下，从 引物的引物的55端端33端延伸，合成与模板互补端延伸，合成与模板互补 的的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链基因克隆基因克隆基因序列分析基因序列分析遗传病诊断遗传病诊断古生物学研究以及刑侦破案古生物学研究以及刑侦破案亲子鉴定等诸多方面。亲子鉴定等诸多方面。2 2、PCRPCR技术的应用技术的应用PCRPCR技术技术DNADNA复制复制相相同同

23、点点原则原则条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所引物引物酶酶结果结果碱基互补配对原则碱基互补配对原则模板、原料、能量、酶、引物等模板、原料、能量、酶、引物等氢键在高温下断裂，氢键在高温下断裂，双链全部解开双链全部解开热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶体外体外解旋酶催化氢键逐步解旋酶催化氢键逐步断裂断裂主要在细胞核中主要在细胞核中DNADNARNARNA解旋酶、解旋酶、DNADNA聚合聚合酶、酶、DNADNA连接酶连接酶在短时间内形成大在短时间内形成大量的量的DNADNA片段片段形成完整的形成完整的DNADNA分分子子前提前提1 1：如果我们对目的基因如果我们对目的基因的碱基序列的碱基

24、序列一无所一无所知知,且供体且供体DNADNA数量数量丰富丰富利用利用PCRPCR技术技术扩扩增目的基因增目的基因前提前提2 2：如果我们对目的基因如果我们对目的基因的碱基序列的碱基序列知道一部知道一部分，分，但供体但供体DNADNA数量数量有限有限从从基因文库基因文库中获中获取目的基因取目的基因获取目的基因的常用方法举例获取目的基因的常用方法举例如果目的基因的碱基序列如果目的基因的碱基序列全部已知全部已知，且基因比较，且基因比较短小短小.前提前提3 3：利用利用DNADNA合成合成仪仪人工合成人工合成 如果人们分离得到一种如果人们分离得到一种如果人们分离得到一种如果人们分离得到一种蛋白质蛋白

25、质蛋白质蛋白质，发现它对人类的用，发现它对人类的用，发现它对人类的用，发现它对人类的用处极大，同时人们已经通过蛋白质的序列测定得到了处极大，同时人们已经通过蛋白质的序列测定得到了处极大，同时人们已经通过蛋白质的序列测定得到了处极大，同时人们已经通过蛋白质的序列测定得到了氨氨氨氨基酸基酸基酸基酸排列顺序，能推出排列顺序，能推出排列顺序，能推出排列顺序，能推出基因的碱基序列基因的碱基序列基因的碱基序列基因的碱基序列吗？吗？吗？吗？DNADNADNADNA合成仪合成仪合成仪合成仪（3 3）人工合成目的基因）人工合成目的基因（4 4）小结）小结请用以下几个关键词构建概念图：请用以下几个关键词构建概念图

26、：目的基因的获取，例如，目的基因、大量目的基因、人工目的基因的获取，例如，目的基因、大量目的基因、人工合成，从自然界中已有生物分离，构建基因文库，提取，合成，从自然界中已有生物分离，构建基因文库，提取，PCRPCR扩增。扩增。（5 5）构建概念图）构建概念图、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建目的基因目的基因重组重组DNADNA（质粒）（质粒）同种限制酶同种限制酶DNADNA连接酶连接酶（1 1）过程）过程2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建核心核心载体（如质粒）载体（如质粒）DNADNA分子分子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DN

27、ADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（如重组质粒）分子（如重组质粒）通常用同种限制酶通常用同种限制酶2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建核心核心（2 2）基因表达载体的组成：）基因表达载体的组成：目的基因目的基因+启动子启动子+终止子终止子+标记基因标记基因（3 3）构建基因表达载体的目的：）构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代存在，并且可以遗传给下一代启动子：启动子：P11P11终止子：终止子：P11P11标记基因的作用：标记基因的作用：标记基因标记基因2 2标记基因标记基因1 1GGATCCCCTAGGGA

28、TCCTAGGGATCCCCTAGGGATCCTAG目的基因目的基因目的基因和运载体一定要使用一种限制酶进行切目的基因和运载体一定要使用一种限制酶进行切割吗？这样做有何意义？割吗？这样做有何意义？一般用一般用两种限制酶两种限制酶同时处理质粒和外源同时处理质粒和外源DNA:DNA:常用类型常用类型E Ecoli coli DNA DNA 连接连接酶酶T T4 4DNA DNA 连接酶连接酶来源来源功能功能相同相同大肠杆菌大肠杆菌T T4 4 噬菌体噬菌体只能只能连接连接黏性末端黏性末端连接黏性末端或平连接黏性末端或平末端，但连接平末末端，但连接平末端的端的效率效率较低较低磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸

29、二酯键磷酸二酯键都缝合磷酸二酯键都缝合磷酸二酯键限制酶限制酶DNADNA连接酶连接酶 DNADNA聚合酶聚合酶 解旋酶解旋酶作用底作用底物物作用部作用部位位作用结作用结果果种类种类项目项目DNADNA分子分子DNADNA分子分子片段片段脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA分子分子磷酸二磷酸二磷酸二磷酸二酯键酯键酯键酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对碱基对间的氢间的氢键键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DNADNA分子分子形成新的形成新的DNADNA分子分子形成单链形成单链DNADNA分分子子1.1.细胞染色体外能自主复

30、制的细胞染色体外能自主复制的小型环状小型环状DNADNA分子分子2.2.质粒质粒是基因工程中最常用的运载体是基因工程中最常用的运载体3.3.最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒4.4.存在于许多存在于许多细菌及酵母菌细菌及酵母菌等生物中等生物中5.5.质粒的存在质粒的存在对宿主细胞无影响对宿主细胞无影响6.6.质粒的质粒的复制只能在宿主细胞内完成复制只能在宿主细胞内完成常用载体质粒的特点常用载体质粒的特点大大肠肠杆杆菌菌及及质质粒粒载载体体结结构构示示意意图图复制原点复制原点复制原点复制原点目的基因目的基因目的基因目的基因插入位点插入位点插入位点插入位点氨苄青霉素氨苄青霉素

31、氨苄青霉素氨苄青霉素抗性基因抗性基因抗性基因抗性基因1.在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是（）是（）A.将目的基因从染色体上切割出来将目的基因从染色体上切割出来 B.识别并切割特定的识别并切割特定的DNA核有酸序列核有酸序列 C.将目的基因与运载体结合将目的基因与运载体结合 D.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞2.基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括（）因不包括（）A.繁殖速度快繁殖速度快B.遗传物质相对较少遗传物质相对较少C.多为单细胞，操作简便多为单细胞，操作简便D.DN

32、A为单链，变异少为单链，变异少BD随堂练习随堂练习3.基因工程是基因工程是DNA分子水平的操作，下列分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是（）有关基因工程的叙述中，错误的是（）A.限制酶只用于切割获取目的基因限制酶只用于切割获取目的基因 B.载体与目的基因必须用同一种限制酶处载体与目的基因必须用同一种限制酶处理理 C.基因工程所用的工具酶是限制酶基因工程所用的工具酶是限制酶DNA连连接酶接酶 D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测需检测A4.作为基因的运输工具作为基因的运输工具运载体，必须具备的条运载体，必须具备的条件之一及理由是（）件之一及

33、理由是（）A.能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的的基因以便提供大量的目的的基因B.具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C.具有某些标记基因，以便目的基因能够与让结合具有某些标记基因，以便目的基因能够与让结合 D.它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存定保存5.基因工程中常见的载体是（）基因工程中常见的载体是（）A.质体质体B.染色体染色体C.质粒质粒D.线粒体线粒体DC二、基本步骤：二、基本步骤：第一步：目的基因的获取第一步：目的基

34、因的获取第二步：基因表达载体的构建第二步：基因表达载体的构建第三步：将目的基因导入受体细胞第三步：将目的基因导入受体细胞第四步：目的基因的检测与鉴定第四步：目的基因的检测与鉴定基基因因工工程程的的基基本本操操作作流流程程图图反转录反转录反转录反转录取出取出取出取出DNADNADNADNA用限制酶切用限制酶切用限制酶切用限制酶切断断断断DNADNADNADNA 目前被较广泛提取使用的目前被较广泛提取使用的目前被较广泛提取使用的目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫目的基因有：苏云金杆菌抗虫目的基因有：苏云金杆菌抗虫目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰基因、人胰岛素基因、

35、人干扰基因、人胰岛素基因、人干扰基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、素基因、种子贮藏蛋白基因、素基因、种子贮藏蛋白基因、素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等植物抗病基因等植物抗病基因等植物抗病基因等目的基因主要指编码蛋白质的结构基因目的基因主要指编码蛋白质的结构基因第一步：第一步：目的基因的获取目的基因的获取从基因文库获取目的基因从基因文库获取目的基因基因组文库（一种生物的基因组文库（一种生物的所有基因所有基因）部分基因文库：如部分基因文库：如cDNAcDNA文库（文库（部分基因部分基因）利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因原理：原理：DNADNA双链复制的

36、原理双链复制的原理通过通过DNADNA合成仪直接人工合成合成仪直接人工合成 根据蛋白质的根据蛋白质的氨基酸顺序氨基酸顺序推算出推算出信使信使RNARNA核苷酸顺序核苷酸顺序，然后按照碱激互补配对原则，然后按照碱激互补配对原则，推算出基因推算出基因DNADNA的脱氧核苷酸顺序的脱氧核苷酸顺序。用游。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。第二步：第二步：基因表达载体的构建基因表达载体的构建目的：是使目的基因在目的：是使目的基因在受体细胞中稳定存在，受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代并且可以遗传给下一代启动子启动子终止子终止子目的基因目的基因标记基因标记基因第三步

37、：第三步：将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因进入受体细胞内，并目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表且在受体细胞内维持稳定和表达的过程（叫转化）。达的过程（叫转化）。将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞农杆菌农杆菌转化法（感染双子叶植物和裸子植物，转化法（感染双子叶植物和裸子植物，对大多单子叶植物没有感染力）对大多单子叶植物没有感染力）基因枪法（常用于单子叶植物）基因枪法（常用于单子叶植物）花粉管通道法（转基因抗虫棉）花粉管通道法（转基因抗虫棉）将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞显微注射技术（显微注射技术（“超级小鼠超级小鼠”）将目的基因导入微

38、生物细胞将目的基因导入微生物细胞导入大肠杆菌方法：先用导入大肠杆菌方法：先用CaCa2+2+处理，使其转为处理，使其转为感受态细胞。再将重组载体与感受态细胞混合。感受态细胞。再将重组载体与感受态细胞混合。第四步：第四步：目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定分子水平的检测分子水平的检测检测是否插入了目的基因检测是否插入了目的基因检测是否转录出了检测是否转录出了mRNAmRNA检测是否翻译成蛋白质检测是否翻译成蛋白质个体生物学水平的检测个体生物学水平的检测（做抗虫或抗病的接种实验）（做抗虫或抗病的接种实验）1.1.运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因

39、整合到棉花细胞中，为检测实验抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有（）是否有（）A.A.抗虫基因抗虫基因B.B.抗虫基因产物抗虫基因产物 C.C.新的细胞核新的细胞核D.D.相应性状相应性状2.2.转基因动物转基因时的受体细胞是（）转基因动物转基因时的受体细胞是（）A.A.受精卵受精卵B.B.精细胞精细胞 C.C.卵细胞卵细胞D.D.体细胞体细胞DDA A随堂练习随堂练习3.3.3.3.人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工人的糖蛋

40、白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人合成，通过转基因技术，可以使人合成，通过转基因技术，可以使人合成，通过转基因技术，可以使人 的糖蛋白基的糖蛋白基的糖蛋白基的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是（）因得以表达的受体细胞是（）因得以表达的受体细胞是（）因得以表达的受体细胞是（）A.A.A.A.大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌 B.B.B.B.酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌C.C.C.C.噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体D.D.D.D.质粒质粒质粒质粒DNADNADNADNA4.4.4.4.人们利用基因工程方法，用大肠杆菌生产人类胰人们利用基因工程方法，用大肠杆菌生产人类胰人们利用基因工

41、程方法，用大肠杆菌生产人类胰人们利用基因工程方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，与此过程无关的是（）岛素，与此过程无关的是（）岛素，与此过程无关的是（）岛素，与此过程无关的是（）A.A.A.A.用限制酶对胰岛素基因与载体分别切到并催化两用限制酶对胰岛素基因与载体分别切到并催化两用限制酶对胰岛素基因与载体分别切到并催化两用限制酶对胰岛素基因与载体分别切到并催化两者连接者连接者连接者连接B.B.B.B.把重组后的把重组后的把重组后的把重组后的DNADNADNADNA分子导入受体细菌内进行扩增分子导入受体细菌内进行扩增分子导入受体细菌内进行扩增分子导入受体细菌内进行扩增C.C.C.C.检测重组载体是否导

42、入受体细菌内并表达出性状检测重组载体是否导入受体细菌内并表达出性状检测重组载体是否导入受体细菌内并表达出性状检测重组载体是否导入受体细菌内并表达出性状D.D.D.D.筛选出能产生胰岛素的筛选出能产生胰岛素的筛选出能产生胰岛素的筛选出能产生胰岛素的“工程菌工程菌工程菌工程菌”B BA A（一）植物基因工程技术的应用（一）植物基因工程技术的应用1 1、提高农作物的抗逆能力、提高农作物的抗逆能力 （1 1）抗虫抗虫转基因植物转基因植物抗虫基因的种类：抗虫基因的种类：4 4种种三、基因工程的应用三、基因工程的应用（2 2）抗病抗病转基因植物转基因植物抗病转基因植物所用的基因：抗病转基因植物所用的基因：

43、常用：病毒外壳蛋白基因和常用：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因抗真菌转基因植物中有：几丁质酶基因和抗真菌转基因植物中有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗毒素合成基因（3 3）其它抗逆其它抗逆转基因植物转基因植物抗盐碱、干旱的基因：调节细胞渗透压的抗盐碱、干旱的基因：调节细胞渗透压的基因基因抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因抗除草剂基因2 2、改良农作物的品质、改良农作物的品质富含赖氨酸的转基富含赖氨酸的转基因玉米因玉米导入与植物花青素代谢有关的基因的矮牵牛导入与植物花青素代谢有关的基因的矮牵牛3 3、利用植物生产药物、利用植物生产药物（二）动物基因工程的应用（二）动物基因工程

44、的应用1 1、用于提高动物生长速度、用于提高动物生长速度（如：导入外源（如：导入外源生长激素基因生长激素基因鲤鱼）鲤鱼）2 2、用于改善畜产品的品质、用于改善畜产品的品质（如：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使（如：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使乳糖的含量大大减低）乳糖的含量大大减低）3 3、用转基因动物生产药物、用转基因动物生产药物（如：转入人的（如：转入人的a-a-抗胰蛋白基因的绵羊）抗胰蛋白基因的绵羊）4 4、用转基因动物作器官移植的供体、用转基因动物作器官移植的供体（如：改造猪的器官）（如：改造猪的器官）（三）基因工程药物（三）基因工程药物（四）基因治疗（四）基因治疗是指是把健康的外源

45、基因导入有基因缺陷的是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。细胞中，达到治疗疾病的目的。基因治疗包括：基因治疗包括：1 1、体外基因治疗、体外基因治疗2 2、体内基因治疗、体内基因治疗随堂练习随堂练习1.1.1.1.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的BtBtBtBt基因转移到优质油菜中，培育出基因转移到优质油菜中，培育出基因转移到优质油菜中，培育出基因转移到优质油菜中，培育出 转基因抗虫的转基因抗虫的转基因抗虫的转基因抗虫的油菜品种，这一品种在

46、生长过程中能产生特异的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫杀虫蛋白，对菜青虫杀虫蛋白，对菜青虫杀虫蛋白，对菜青虫 有显著抗性，能大大减轻有显著抗性，能大大减轻有显著抗性，能大大减轻有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减小农药菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减小农药菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减小农药菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减小农药使用。根据以上信息，下列叙述正确的是（）使用。根据以上信息，下列叙述正确的是（）使用。根据以上信息，下列叙述正确的是（）使

47、用。根据以上信息，下列叙述正确的是（）A.BtA.BtA.BtA.Bt基因的化学成分是蛋白质基因的化学成分是蛋白质基因的化学成分是蛋白质基因的化学成分是蛋白质B.BtB.BtB.BtB.Bt基因中有菜青虫的遗传物质基因中有菜青虫的遗传物质基因中有菜青虫的遗传物质基因中有菜青虫的遗传物质C.C.C.C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有BtBtBtBt基基基基因因因因D.D.D.D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋

48、白是无机物转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物C C2.2.水母发光蛋白由水母发光蛋白由236236个氨基酸构成，其中个氨基酸构成，其中AspAsp、GlyGly和和SerSer构成发光环，现已将这种构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是（）转基因技术中，这种蛋白质的作用是（）A.A.促使目的基因到导入宿主细胞中促使目的基因到导入宿主细胞中B.B.促使目的基因在宿主细胞中复制促使目的基因在宿主细胞中复制C.C.使目的基因容易被检测出来使目的基因容易被检测出来D.D.使目的基因容易成功表达使目的基因容易成功表

49、达C C四、蛋白质工程四、蛋白质工程（一）蛋白质工程崛起的缘由（一）蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。的蛋白质。这些天然蛋白质是生物在长期这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一合特定物种生存的需要，却不一 定完全符定完全符合人类生产和生活的需要。合人类生产和生活的需要。如：胰岛素、干扰素、生长素如：胰岛素、干扰素、生长素例子：例子：干扰素在体外保存困难干扰素在体外保存困难玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低将分子中的一个半胱氨酸转变

50、成丝氨酸将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸第第第第104104104104位的位的位的位的天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺变成变成变成变成异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸第第第第352352352352位的位的位的位的苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸变成变成变成变成异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸解除赖氨酸对酶活性的限制解除赖氨酸对酶活性的限制解除赖氨酸对酶活性的限制解除赖氨酸对酶活性的限制赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶（二）（二）蛋白质工程蛋白质工程的基本原理的基本原理1 1、概