1、會計學(xué)1基因工程基因工程(jyn gngchng)教學(xué)教學(xué)第一頁，共50頁。2和前景和前景第1頁/共49頁第二頁，共50頁。原原 理理：表達表達(biod)水水平：平：過程過程(guchng)：基因重組基因重組DNADNA分子水平分子水平1 1、定向改造某些性狀、定向改造某些性狀2 2、克服遠緣雜交、克服遠緣雜交意義：意義：第2頁/共49頁第三頁，共50頁。原核細胞的基因原核細胞的基因(jyn)(jyn)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)非編碼非編碼(bin m)(bin m)區(qū)區(qū)非編碼非編碼(bin m)(bin m)區(qū)區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 RNARNA聚合酶結(jié)合位點聚合酶結(jié)合位點

2、啟動子啟動子終止子終止子終止子：終止子：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片斷，它能阻礙片斷，它能阻礙RNARNA聚合酶的移動，并使其從聚合酶的移動，并使其從DNADNA模板鏈上脫離下來，使轉(zhuǎn)模板鏈上脫離下來，使轉(zhuǎn)錄終止。錄終止。RNARNA聚合酶聚合酶: :能夠識別啟動子上的結(jié)合位點并與其結(jié)合的一種能夠識別啟動子上的結(jié)合位點并與其結(jié)合的一種蛋白質(zhì)蛋白質(zhì).(.(以模板轉(zhuǎn)錄然后脫落以模板轉(zhuǎn)錄然后脫落) )啟動子：啟動子：位于基因首端一段能與位于基因首端一段能與RNARNA聚合酶結(jié)合并能起始聚合酶結(jié)合并能起始mRNAmRNA合成的序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。合成

3、的序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。第3頁/共49頁第四頁，共50頁。不能轉(zhuǎn)錄為信使不能轉(zhuǎn)錄為信使(xnsh)RNA(xnsh)RNA，不能，不能 編碼蛋白質(zhì)。編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使(xnsh)RNA(xnsh)RNA，能，能 編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì) 編碼編碼(bin (bin m)m)區(qū)區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)原核原核細胞細胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在遺傳信息的表達過程中起在遺傳信息的表達過程中起著調(diào)控作用著調(diào)控作用非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 啟動子啟動子終止子終止子第4頁/共49頁第五頁，共50頁。編碼編碼(bin

4、 (bin m)m)區(qū)區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)RNARNA聚合酶聚合酶結(jié)合結(jié)合(jih)(jih)位點位點內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 能夠編碼能夠編碼(bin m)(bin m)蛋白質(zhì)的序列叫做外蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子（但不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子（但能轉(zhuǎn)錄為能轉(zhuǎn)錄為mRNAmRNA，轉(zhuǎn)錄后剪切掉），轉(zhuǎn)錄后剪切掉）啟動子啟動子終止子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 內(nèi)含子：內(nèi)含子： 外顯子：外顯子： 真核細胞的基因結(jié)構(gòu)真核細胞的基因結(jié)構(gòu)第5頁/共49頁第六頁，共50頁。真核真核細胞細胞的的 基因基因(jy(jyn)n)結(jié)結(jié)構(gòu)

5、構(gòu)編碼編碼(bin (bin m)m)區(qū)區(qū)非編碼非編碼(bin (bin m)m)區(qū)區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列：在遺傳信息的表達過程中起在遺傳信息的表達過程中起著調(diào)控作用著調(diào)控作用第6頁/共49頁第七頁，共50頁。原核細胞原核細胞 真核細胞真核細胞不 同 點不 同 點相 同 點相 同 點原核細胞與真核細胞基因結(jié)構(gòu)原核細胞與真核細胞基因結(jié)構(gòu)(jigu)比較：比較：非編碼非編碼(bin m)(bin m)區(qū)區(qū)非編碼非編碼(bin m)(bin m)區(qū)區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū) 都由能夠都由能夠編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和具有

6、的編碼區(qū)和具有調(diào)控作用調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成的非編碼區(qū)組成編碼區(qū)是編碼區(qū)是連續(xù)連續(xù)的的編碼區(qū)是間隔的編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)不連續(xù)的的外顯子外顯子 內(nèi)含子內(nèi)含子 啟動子啟動子終止子終止子第7頁/共49頁第八頁，共50頁。2.基因工程基因工程(jyn gngchng)的三的三大理論基礎(chǔ)大理論基礎(chǔ)第8頁/共49頁第九頁，共50頁。(3) 1958年Crick又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則(zhn xn f z)”; 1964年Marshall Nirenberg和Gobind Khorana等破譯了64個遺傳密碼，從而闡明了遺傳信息的流向和表達問題第9頁/共49頁第十頁，共50頁?；蚬こ陶Q生的理

7、論基因工程誕生的理論(lln)基礎(chǔ)基礎(chǔ)第10頁/共49頁第十一頁，共50頁。第11頁/共49頁第十二頁，共50頁。二、基因工程二、基因工程(jyn (jyn gngchng)gngchng)操作的工具操作的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸限制性核酸(h sun)(h sun)內(nèi)切酶（限內(nèi)切酶（限制酶）制酶）一種限制酶只能一種限制酶只能(zh nn)(zh nn)識別一種特定識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNADNA分子分子。專一性專一性如如:EcoRI限制酶限制酶第12頁/共49頁第十三頁，共50頁。被同一種限制被同一種限制(xi

8、nzh)(xinzh)酶切斷的幾個酶切斷的幾個DNADNA是是否具有相同的黏性末端？否具有相同的黏性末端？思考思考(sko):第13頁/共49頁第十四頁，共50頁。GAATTCCGTAGAATTCGGATT 嘗試寫出下列序列嘗試寫出下列序列(xli)受受EcoRI限制酶作用后的黏性限制酶作用后的黏性末端末端CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第14頁/共49頁第十五頁，共50頁。、基因、基因(jyn

9、)(jyn)的針線的針線DNADNA連接酶連接酶連接酶的作用連接酶的作用(zuyng)(zuyng)是：將互補配對的兩是：將互補配對的兩個黏性末端連接起來（磷酸二脂鍵），使之成為一個黏性末端連接起來（磷酸二脂鍵），使之成為一個完整的個完整的DNADNA分子。分子。第15頁/共49頁第十六頁，共50頁。G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切用同種限制酶切割割第16頁/共49頁第十七頁，共50頁。3

10、 3、基因、基因(jyn)(jyn)的運輸工具的運輸工具運載運載體體標記標記(bioj)基因，基因，便于進便于進行檢測行檢測。 質(zhì)粒存在于質(zhì)粒存在于許多細菌和酵母菌許多細菌和酵母菌等生物中等生物中, ,是細胞是細胞染色體外能夠自染色體外能夠自主復(fù)制的很小的主復(fù)制的很小的環(huán)狀環(huán)狀DNADNA分子。分子。第17頁/共49頁第十八頁，共50頁。 三、基因工程三、基因工程(jyn gngchng)的基本操作程序的基本操作程序第18頁/共49頁第十九頁，共50頁。（一）目的（一）目的(md)(md)基因基因的獲取的獲取1 1、什么、什么(shn me)(shn me)是目的基因？是目的基因？請舉出三個以

11、上請舉出三個以上(yshng)(yshng)的例子的例子2 2、獲取目的基因的常用方法有哪些、獲取目的基因的常用方法有哪些? ?（1 1）直接從供體細胞中分離基因（鳥槍法）直接從供體細胞中分離基因（鳥槍法）（2 2）人工合成法人工合成法目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因桿菌抗蟲基因、植物抗病基因人胰島素基因等人胰島素基因等。第19頁/共49頁第二十頁，共50頁。a a、DNADNA變性（變性（90-9590-95）：雙鏈）：雙鏈DNADNA模板模板 在熱作用在熱作用(zuyng)(zuyng)下，下，_斷裂，形成斷裂，形成_b

12、 b、退火（復(fù)性、退火（復(fù)性55-6055-60）：系統(tǒng)溫度）：系統(tǒng)溫度(wnd)(wnd)降低，引降低，引 物與物與DNADNA模板結(jié)合，形成局部模板結(jié)合，形成局部_。 c c、延伸（、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用酶的作用(zuyng)(zuyng)下，從下，從 引物的引物的55端端33端延伸，合成與模板互補端延伸，合成與模板互補 的的_。 氫鍵氫鍵單鏈單鏈DNADNA雙鏈雙鏈DNADNA鏈鏈PCRPCR技術(shù)擴增目的基因技術(shù)擴增目的基因第20頁/共49頁第二十一頁，共50頁。反轉(zhuǎn)錄法：反轉(zhuǎn)錄法： 以目的基因轉(zhuǎn)錄成以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使的信使RNARNA為模板，反

13、為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNADNA，然后在酶的作用下合，然后在酶的作用下合成成(hchng)(hchng)雙鏈雙鏈DNADNA，從而獲得所需的基因。從而獲得所需的基因。目的目的(md)(md)基因的基因的mRNAmRNA雜交雜交(zjio)(zjio)雙鏈雙鏈( (單鏈單鏈RNA/RNA/單鏈單鏈DNA)DNA)單鏈單鏈DNADNA反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄酶酶DNADNA聚合酶聚合酶雙鏈雙鏈DNADNA( (目的基因目的基因) )第21頁/共49頁第二十二頁，共50頁。1.1.用一定的用一定的_切割切割(qig)(qig) 質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切 口，露出口，露出_。

14、2.2.用用_切斷目切斷目 的基因，使其產(chǎn)生的基因，使其產(chǎn)生_ _ _。 核心核心(hxn)3.3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，處， 再加入適量再加入適量_，形成了一個重組，形成了一個重組(zhn(zhn z) z) DNA DNA分子（重組分子（重組(zhn(zhn z) z)質(zhì)粒）質(zhì)粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA連接酶連接酶相同相同( (二二) )基因表達載體的構(gòu)建基因表達載體的構(gòu)建第22頁/共49頁第二十三頁，共50頁。方法方法(fngf(fngf) )將目的基因?qū)⒛康幕?jyn)(

15、jyn)導(dǎo)入導(dǎo)入植物細胞植物細胞將目的將目的(md)(md)基基因?qū)胍驅(qū)雱游锛毎麆游锛毎麑⒛康幕驅(qū)雽⒛康幕驅(qū)胛⑸锛毎⑸锛毎r(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細胞感受態(tài)細胞吸收吸收DNADNA分子分子( (氯化鈣法氯化鈣法) )（三）將目的基因?qū)胧荏w細胞（三）將目的基因?qū)胧荏w細胞第23頁/共49頁第二十四頁，共50頁。( (四四) )目的基因的檢測目的基因的檢測(jin c)(jin c)與鑒定與鑒定檢查是否檢查是否(sh fu)成功成功檢測檢測(jin (jin c)c)形態(tài)檢測形態(tài)檢測分子檢測分

16、子檢測第24頁/共49頁第二十五頁，共50頁。GACATAGCTACAGACATAGCTACA非目的基因片段非目的基因片段 CTGTATCGATGTCTGTATCGATGTGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因基因(jyn)探針探針第25頁/共49頁第二十六頁，共50頁。GTACAGCGTAGTACAGCGTAGACATAGCTACAGACATAGCTACA非目的非目的(md)(md)基因片段基因片段 CTGTATCGATGTCTGTATCGATGT基因基因(jyn)探針探針第26頁/共49頁第二十七頁，共50頁。GTACAGCGTAGTACAGCGTATACGTCATGTCGCATGC

17、TAGTACGTCATGTCGCATGCTAG目的目的(md)(md)基因片段基因片段 ATGCAGTACAGCGTACGATCATGCAGTACAGCGTACGATC基因基因(jyn)探針探針第27頁/共49頁第二十八頁，共50頁。TACGTCATGTCGCATGCTAGTACGTCATGTCGCATGCTAG目的目的(md)(md)基因片段基因片段 ATGCAGTACAGCGTACGATCATGCAGTACAGCGTACGATCGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因基因(jyn)探針探針第28頁/共49頁第二十九頁，共50頁。 目的基因插入目的基因插入(ch r)Ti(ch r)Ti

18、質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNAT-DNA上上 農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌 導(dǎo)入植物細胞導(dǎo)入植物細胞 整合到受體細胞的染色體上整合到受體細胞的染色體上 目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達 1. 1.農(nóng)桿菌特點：易感染雙子葉植物農(nóng)桿菌特點：易感染雙子葉植物(zhw)(zhw)和裸子植物和裸子植物(zhw)(zhw)。TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNAT-DNA可轉(zhuǎn)移至可轉(zhuǎn)移至受體細胞的染色體上受體細胞的染色體上2.轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化(zhunhu)第29頁/共49頁第三十頁，共50頁?；ǚ酃芡ǖ阑ǚ酃芡ǖ?tngdo)(tngdo)法法第30頁/共49頁第三十一頁，共50頁。2.微生物作受體細胞

19、原因微生物作受體細胞原因(yunyn)：將目的將目的(md)基因?qū)胛⑸锛毎驅(qū)胛⑸锛毎?.轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(zhunhu)方法：方法：大腸桿菌大腸桿菌繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對少繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對少處理細胞細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合 _細胞吸收DNA分子。Ca2+感受態(tài)感受態(tài)感受態(tài)感受態(tài)1.常用菌：常用菌：第31頁/共49頁第三十二頁，共50頁。第32頁/共49頁第三十三頁，共50頁。第33頁/共49頁第三十四頁，共50頁。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)、利用轉(zhuǎn)基因改良植

20、物的品質(zhì)5、生產(chǎn)、生產(chǎn)(shngchn)藥物藥物第34頁/共49頁第三十五頁，共50頁。典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉Bt毒蛋白毒蛋白(dnbi)基因基因 抗蟲的基因抗蟲的基因(jyn)來自來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌。第35頁/共49頁第三十六頁，共50頁。轉(zhuǎn)黃瓜轉(zhuǎn)黃瓜(hung gu(hung gu) )抗青枯病基抗青枯病基因的甜椒因的甜椒第36頁/共49頁第三十七頁，共50頁。第37頁/共49頁第三十八頁，共50頁。第38頁/共49頁第三十九頁，共50頁。富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米(ym)不會引起過敏不會引起過敏(gumn)的的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)入熒光素

21、酶蛋白基轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白基因因(jyn)的發(fā)熒光煙的發(fā)熒光煙草草第39頁/共49頁第四十頁，共50頁。第40頁/共49頁第四十一頁，共50頁。1、提高生長速度、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3、生產(chǎn)、生產(chǎn)(shngchn)藥物藥物第41頁/共49頁第四十二頁，共50頁。原因：外源生長激素原因：外源生長激素(shn chn j s)基因的表達可以使基因的表達可以使 轉(zhuǎn)基因動物生長更快轉(zhuǎn)基因動物生長更快轉(zhuǎn)基因鯉魚轉(zhuǎn)基因鯉魚第42頁/共49頁第四十三頁，共50頁。優(yōu)點：優(yōu)點： 產(chǎn)量高、質(zhì)量產(chǎn)量高、質(zhì)量(zhling)好、好、 成本低、易提取成本低、易提取乳腺乳腺(rxin)生物反

22、應(yīng)器生物反應(yīng)器第43頁/共49頁第四十四頁，共50頁。過程：過程：1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子啟動子2、用顯微、用顯微(xin wi)注射法導(dǎo)入到受精卵注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，提取乳汁、轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，提取乳汁第44頁/共49頁第四十五頁，共50頁。在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？ 藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點 由于受原料來源的限制，價格由于受原料來源的限制，價格(jig)(jig)十分昂貴十分昂貴?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q上述問題？可利用什么方法來解決上述問題？ 利用基因工程方法高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量利用基因工程方法高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。、低成本的藥品。第45頁/共49頁第四十六頁，共50頁。第46頁/共49