生物選修3

現(xiàn)代生物科技專題生物選修3

現(xiàn)代生物科技專題1目錄專題1基因工程專題2細(xì)胞工程專題3胚胎工程專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題專題5生態(tài)工程目錄專題1基因工程2專題1基因工程專題1基因工程3基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程20世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得了重大突破1.DNA是遺傳物質(zhì)的證明2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立3.遺傳密碼的破譯基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程20世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得4技術(shù)發(fā)明使基因工程的實施成為可能1.基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2.工具酶的發(fā)現(xiàn)3.DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明4.DNA體外重組的實現(xiàn)5.重組DNA表達(dá)實驗的成功6.第一例轉(zhuǎn)基因動物問世7.PCR技術(shù)的發(fā)明技術(shù)發(fā)明使基因工程的實施成為可能5基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的生物類型和生物產(chǎn)品。一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該6基本工具：限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”DNA連接酶——“分子縫合針”基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運輸車”二、DNA重組技術(shù)的基本工具基本工具：二、DNA重組技術(shù)的基本工具7黏性末端黏性末端黏性末端：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。1、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”黏性末端黏性末端黏性末端：被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口8當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時，產(chǎn)生的是黏性末端。當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。當(dāng)限制9浙科版生物選修3基因工程課件10識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。4000種。（1）來源：（2）種類：（3）作用：（4）結(jié)果：形成兩種末端黏性末端平末端1、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”（小結(jié)）識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特11要想獲得某個目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？一個目的基因有幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端，兩個。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。是不是把兩者的黏性末端黏合起來，這樣就真的合成重組的DNA分子了?實際還不夠,還需要DNA連接酶進(jìn)行連接。思考題：要想獲得某個目的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性121、種類：2、作用部位：E·coliDNA連接酶（黏性末端）T4DNA連接酶（黏性末端和平末端）磷酸二酯鍵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，這樣一個重組的DNA分子就形成了。2、DNA連接酶——“分子縫合針”1、種類：E·coliDNA連接酶（黏性末端）磷酸二酯鍵133、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”（1）運載體的作用作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。利用運載體在受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)內(nèi)，對外源基因(抗蟲基因)進(jìn)行大量復(fù)制。（隨載體的復(fù)制而復(fù)制）（2）作為運載體必須具備的條件能夠在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有一個或多個限制酶切點，以便與外源基因連接。具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。必需是安全的，不會對受體細(xì)胞有害。大小應(yīng)適合，便于提取和操作3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”（1）運載體的14（3）常用的運載體

3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒λ噬菌體的衍生物動植物病毒注意：真正用作運載體的質(zhì)粒都是人工改造過的。（3）常用的運載體3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸15質(zhì)粒：質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的DNA分子?，F(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個細(xì)菌中有一個，有的一個細(xì)菌中有多個。質(zhì)粒：質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單163、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標(biāo)記基因。質(zhì)粒的存在與否對宿主細(xì)胞生存沒有決定性作用，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)成。

質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”最常用的17（補充知識）基因的結(jié)構(gòu)1、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游與RNA聚合酶結(jié)合位點啟動子終止子①RNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合。②轉(zhuǎn)錄開始后，RNA聚合酶沿DNA分子移動，并以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA。③轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來，緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來。原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA，能編碼蛋白質(zhì)編碼區(qū)非編碼區(qū)①不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能編碼蛋白質(zhì)。②有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列，在該序列中，最重要的是位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點。啟動子（補充知識）基因的結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼182、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點內(nèi)含子外顯子啟動子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子內(nèi)含子：外顯子：真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)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)的序列有調(diào)控作用的核苷酸序列，包括位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點。非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子2、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶內(nèi)19啟動子與起始密碼啟動子起始密碼位置DNA上基因的非編碼區(qū)，在編碼區(qū)上游段（左側(cè)）位于mRNA上的開始位置的密碼（轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物）功能轉(zhuǎn)錄時與RNA聚合酶結(jié)合，對轉(zhuǎn)錄mRNA起調(diào)控作用。是翻譯的開始，是肽鏈延伸的第一個氨基酸的位點。啟動子與起始密碼啟動子20原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點編碼區(qū)是_____的編碼區(qū)是間隔的、_____的相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的______和具有調(diào)控作用的______區(qū)組成的原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較思考編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點編碼區(qū)是編碼區(qū)是間隔的、_____的都21浙科版生物選修3基因工程課件22二、基因工程基本操作的四個步驟目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定二、基因工程基本操作的四個步驟目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)23（一）目的基因的獲取1、目的基因主要是指______________________人們所需要的特定基因2、獲取目的基因的常用方法（1）從基因文庫中獲?。?）利用PCR技術(shù)擴增（3）人工合成未知序列已知序列（一）目的基因的獲取1、目的基因主要是指__________24（1）從基因文庫中獲取目的基因：基因文庫:

將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因文庫(genelibrary)基因組文庫:

基因文庫中包含了一種生物所有的基因,這種基因文庫叫做基因組文庫.部分基因文庫:

基因文庫中包含了一種生物的一部分基因,這種基因文庫叫做部分基因文庫.（1）從基因文庫中獲取目的基因：基因文庫:25浙科版生物選修3基因工程課件26基因組文庫和部分基因文庫(cDNA文庫)比較基因組文庫和部分基因文庫(cDNA文庫)比較27①概念：PCR全稱為_______________，是在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：_______________________、_______________、___________、

__________等前提條件：。②原理：__________④方式：以_____方式擴增，即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）⑤結(jié)果：多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA復(fù)制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸一對引物熱穩(wěn)定DNA聚合酶指數(shù)2n使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增(2)利用PCR技術(shù)擴增目的基因雙鏈的解開①概念：PCR全稱為_______________，是在生28⑥過程：a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、退火（復(fù)性55℃-60℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，從引物的5′端→3′端延伸，合成與模板互補的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈⑥過程：a、DNA變性（90℃-95℃）：b、退火（復(fù)性5529（3）人工合成反轉(zhuǎn)錄法：

以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。目的基因的mRNA雜交雙鏈(單鏈RNA/單鏈DNA)單鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶雙鏈DNA(目的基因)（3）人工合成反轉(zhuǎn)錄法：目的基因的mRNA雜交雙鏈單鏈DNA30（3）人工合成根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的信使RNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成（3）人工合成根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：根311.用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同4.一個基因表達(dá)載體的組成，除了目的基因外，還必須有——————、—————、以及————————等。啟動子終止子標(biāo)記基因1.用一定的_________切割二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——32質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶處理同一種4.過程:（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個切口DNA連接酶重組DNA分子（重335.基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點+目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心啟動子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，能終止mRNA的轉(zhuǎn)錄標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來5.基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點+目的基因+啟動子+終止子+34(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——方法將目的基因?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)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——感受態(tài)細(xì)胞目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——方法將目的基因?qū)雽⒛?5(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法農(nóng)桿菌介紹:Ti質(zhì)粒上有T-DNA,稱為可轉(zhuǎn)移的DNA,它可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上.(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法36浙科版生物選修3基因工程課件372、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞(受精卵)顯微注射法----世界上第一例“超級小鼠”的成功設(shè)備:顯微注射儀3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞原核生物的特點：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等過程：①用Ca2+處理細(xì)胞,以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性,使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài),這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞.②是將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合,在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子,完成轉(zhuǎn)化過程.③目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非常快，在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞(受精卵)3、將目的基因?qū)胛⑸?8四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功四環(huán)素氨芐青霉(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功39通過目的基因上的標(biāo)記基因，進(jìn)行篩選和檢測導(dǎo)入過程完成后，全部受體細(xì)胞都能攝入重組DNA分子嗎？真正能攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞很少。所以要對受體細(xì)胞作怎樣的處理？對受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測怎樣進(jìn)行檢測？通過目的基因上的標(biāo)記基因，進(jìn)行篩選和檢測導(dǎo)入過程完成后，全部40DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個單鏈具有互補的堿基序列，那么，互補的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物41(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功檢測—鑒定——①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等過程:A.首先取出轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNAB.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作標(biāo)記,以此做探針C.使探針和轉(zhuǎn)基因生物的基因組雜交,若顯示出雜交帶,表明染色體已插入染色體DNA中方法:DNA分子雜交方法:分子雜交方法:抗原抗體雜交過程:用上述探針和轉(zhuǎn)基因生物的mRNA雜交,若出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA.(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功檢測—鑒定——①檢42

為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物細(xì)菌的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不43多細(xì)胞生物的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應(yīng)變化的個體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。多細(xì)胞生物的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整44蘇云金桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉蘇云金桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉45基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定1、從基因文庫中獲取目的基因2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因3、化學(xué)方法人工合成復(fù)制原點+目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法、顯微注射法、Ca2+處理法DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)分子檢測外的個體水平鑒定基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的46三、基因工程的應(yīng)用1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物方法：從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入農(nóng)作物中，使其具有抗蟲性Bt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（一）植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因生物目的基因包括：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因、抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中的有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因三、基因工程的應(yīng)用1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物從某些生物中分離出具有殺473、抗逆轉(zhuǎn)基因作物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

方法：將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種酶的活性。1、用于提高動物生長速度

2、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)目的基因：生長激素基因（二）動物基因工程前景廣闊舉例:將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得轉(zhuǎn)基因牛，其他營養(yǎng)不變的情況下，乳糖含量大大降低。3、抗逆轉(zhuǎn)基因作物將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植483、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物---動物乳腺生物反應(yīng)器獲取目的基因（例如血清蛋白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性動物個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）3、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物---動物乳腺生物反應(yīng)器獲取目的基因494、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體供體動物：存在的難題：解決方法：豬免疫排斥將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。4、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體豬免疫排斥將供體基因組導(dǎo)入某50（三）、基因工程藥品異軍突起

工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。

我國已生產(chǎn)的產(chǎn)品：白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等（三）、基因工程藥品異軍突起

工程菌：用基因工程的方法，使外51（四）基因診斷和基因治療基因診斷定義：基因診斷是用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測疾病的目的。生物芯片從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜。從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。（四）基因診斷和基因治療基因診斷定義：基因診斷是用放射性同位52浙科版生物選修3基因工程課件53浙科版生物選修3基因工程課件541、體外基因治療：2、體內(nèi)基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。用于基因治療的基因種類A.從健康人體上分離得到的功能正常的基因，用以取代病變基因，或依靠其表達(dá)產(chǎn)物。B.反義基因。即通過產(chǎn)生的mRNA分子，與病變基因產(chǎn)生的mRNA進(jìn)行互補，來阻斷蛋白質(zhì)合成。C.編碼可以殺死癌變細(xì)胞的蛋白酶基因，又叫做自殺基因。（四）基因診斷和基因治療基因治療1、體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在551、環(huán)境監(jiān)測

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。2、環(huán)境污染治理

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。（五）基因工程與環(huán)境保護(hù)1、環(huán)境監(jiān)測2、環(huán)境污染治理（五）基因工程與環(huán)境保護(hù)56糾錯筆記五種酶的比較

項目種類作用底物作用部位作用結(jié)果限制酶DNA分子磷酸二酯鍵形成粘性末端或平末端DNA連接酶DNA分子片段磷酸二酯鍵形成重組DNA分子糾錯筆記項目作用底物作用部位作用結(jié)果限制酶DN57

項目種類作用底物作用部位作用結(jié)果DNA聚合酶脫氧核苷酸磷酸二酯鍵形成新的DNA分子DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯鍵形成脫氧核苷酸DNA解旋酶DNA分子堿基對間的氫鍵形成單鏈DNA分子項目作用底物作用部位作用結(jié)果DNA聚合酶脫氧核58蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的崛起59四、蛋白質(zhì)工程(一)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由１、基因工程（１）基因工程的實質(zhì)：將一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者產(chǎn)生本身不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，從而表現(xiàn)出新的性狀。（２）基因工程的不足：在原則上只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì)。２、天然蛋白質(zhì)的不足天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。四、蛋白質(zhì)工程(一)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由１、基因工程（２）基60

在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，絕大多數(shù)酶都不能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工業(yè)生產(chǎn)中沒有活性或活性很低。這是因為工業(yè)生產(chǎn)中每一步的反應(yīng)體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應(yīng)溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)中一個非常重要的課題。一般來說，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：1、延長酶的半衰期2、提高酶的熱穩(wěn)定性3、延長藥用蛋白的保存期4、抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應(yīng)用于61（二）蛋白質(zhì)工程的概念通過物理化學(xué)與生物化學(xué)等技術(shù)了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能，并借助計算機輔助設(shè)計、基因定點誘變和重組ＤＮＡ技術(shù)改造基因，以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋白質(zhì)的技術(shù)。其中基因工程是關(guān)鍵技術(shù)，因此蛋白質(zhì)工程又被稱為第二代基因工程。①基礎(chǔ):以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)②手段:基因修飾或基因合成：借助計算機輔助設(shè)計、基因定點誘變和重組ＤＮＡ技術(shù)③目的:對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。（二）蛋白質(zhì)工程的概念①基礎(chǔ):以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生62蛋白質(zhì)工程的主要步驟通常包括：（1）從生物體中分離純化目的蛋白；（2）測定其氨基酸序列；（3）借助核磁共振和X射線晶體衍射等手段，盡可能地了解蛋白質(zhì)的二維重組和三維晶體結(jié)構(gòu);（4）設(shè)計各種處理條件，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，包括折疊與去折疊等對其活性與功能的影響；（5）設(shè)計編碼該蛋白的基因改造方案，如點突變；（6）分離、純化新蛋白，功能檢測后投入實際使用。蛋白質(zhì)工程的主要步驟通常包括：（4）設(shè)計各種處理條件，了解蛋63一級結(jié)構(gòu)(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，專指多肽鏈中氨基酸（殘基）的排列的序列（sequence）。一級結(jié)構(gòu)(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，專指多肽64二級結(jié)構(gòu)(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理三級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理三級結(jié)構(gòu)65四級結(jié)構(gòu)(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理四級結(jié)構(gòu)(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理66１、蛋白質(zhì)工程的原理（1）了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)方法：自動化測序快速測定大量蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)用Ｘ射線晶體衍射法測定三維空間結(jié)構(gòu)，用核磁共振法了解其構(gòu)象。

（2）改造類型：大改、中改和小改。大改：根據(jù)氨基酸性質(zhì)和特點，設(shè)計并制造出自然界不存在的全新蛋白質(zhì)，使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能。中改：是指蛋白質(zhì)分子中替代某一個肽段或一個特定的結(jié)構(gòu)域。小改：通過基因工程中的定點誘變技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。（定點誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)的核心技術(shù)之一。）(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理１、蛋白質(zhì)工程的原理(二)蛋白質(zhì)工程的基本原理67基因定點誘變技術(shù)的理解(蘇教版)項目內(nèi)容條件原料酶引物能量ＡＴＰ操作方法ＰＣＲ法結(jié)果適應(yīng)范圍后代中半數(shù)為誘變的ＤＮＡ分子脫氧核苷酸ＤＮＡ聚合酶和ＤＮＡ連接酶含突變順序的ＤＮＡ分子片段空間結(jié)構(gòu)完全清楚的蛋白質(zhì)基因定點誘變技術(shù)的理解(蘇教版)項目內(nèi)容原料酶68思考：基因定點誘變技術(shù)與基因突變的比較比較基因定點誘變基因突變相同點發(fā)生的過程結(jié)果不同點場所手段方向DNA復(fù)制過程中產(chǎn)生新基因，從而產(chǎn)生新性狀生物體外生物體內(nèi)定向改造不定向性PCR技術(shù)物理化學(xué)方法思考：基因定點誘變技術(shù)與基因突變的比較比較基因定點誘變基因突69浙科版生物選修3基因工程課件70２、蛋白質(zhì)工程原理（１）原理：由預(yù)期的

找到相應(yīng)

序列

蛋白質(zhì)功能脫氧核苷酸基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能天然蛋白質(zhì)的合成途徑：蛋白質(zhì)工程的途徑：預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列酸２、蛋白質(zhì)工程原理（１）原理：由預(yù)期的找到相應(yīng)71天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注射部位進(jìn)入血液，從而延緩了其降血糖作用，也增加了抗原性，這是胰島素B23-B28氨基酸殘基結(jié)構(gòu)所致。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)改變這些殘基，則可降低其聚合作用，使胰島素快速起作用。該速效胰島素已通過臨床實驗。

天然胰島素制劑在儲存中易形成二聚體和六聚體，延緩胰島素從注72干擾素是一種抗病毒、抗腫瘤的藥物。將人的干擾素的cDNA在大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，產(chǎn)生的干擾素的抗病毒活性為106U/mg，只相當(dāng)于天然產(chǎn)品的十分之一，雖然在大腸桿菌中合成的β-干擾素量很多，但多數(shù)是以無活性的二聚體形式存在。為什么會這樣？如何改變這種狀況？研究發(fā)現(xiàn)，β-干擾素蛋白質(zhì)中有3個半胱氨酸（第17位、31位和141位），推測可能是有一個或幾個半胱氨酸形成了不正確的二硫鍵。研究人員將第17位的半胱氨酸，通過基因定點突變改變成絲氨酸，結(jié)果使大腸桿菌中生產(chǎn)的β-干擾素的抗病性活性提高到108U/mg，并且比天然β-干擾素的貯存穩(wěn)定性高很多。干擾素是一種抗病毒、抗腫瘤的藥物。將人的干擾素的cDNA在73

水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑，它有多種變異體，由65或66個氨基酸殘基組成。水蛭素在臨床上可作為抗栓藥物用于治療血栓疾病。為提高水蛭素活性，在綜合各變異體結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上提出改造水蛭素主要變異體HV2的設(shè)計方案，將47位的Asn（天冬酰胺）變成Lys（賴氨酸），使其與分子內(nèi)第4或第5位Thr（蘇氨酸）間形成氫鍵來幫助水蛭素N端肽段的正確取向，從而提高凝血效率，試管試驗活性提高4倍，在動物模型上檢驗抗血栓形成的效果，提高20倍。水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特異抑制劑，它有多種變異體，74浙科版生物選修3基因工程課件75浙科版生物選修3基因工程課件76浙科版生物選修3基因工程課件77浙科版生物選修3基因工程課件78現(xiàn)已制備足夠多的R探針和r探針．通過探針來檢測某植物相關(guān)的基因型。據(jù)圖回答下列問題： ①若已提取到某抗旱植物Rr的葉肉細(xì)胞總DNA，____（能、不能）以DNA為模板擴增抗旱基因。②R或r基因經(jīng)過處理變成單鏈DNA，若該處理方法不能用解旋酶，可以采取__________方法處理，破壞的是

鍵。③若被檢植物發(fā)生A現(xiàn)象，則被檢植物的基因型為___________。（1）能；（2）加熱；氫鍵；（3）

RR現(xiàn)已制備足夠多的R探針和r探針．通過探針791）以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C練習(xí)1）以下說法正確的是802）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)2）不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是D練習(xí)813）有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（）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)3）有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（）A練習(xí)824）有關(guān)基因工程的敘述正確的是（）A、限制酶只在獲得目的基因時才用B、重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C、質(zhì)粒都可作為運載體D、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料D練習(xí)4）有關(guān)基因工程的敘述正確的是（）D練習(xí)835）基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)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(dá)C練習(xí)5）基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因操作的843.下列四條DNA分子，彼此間具有粘性末端的一組是

A．①②B．②③C．③④D．②④答案：D3.下列四條DNA分子，彼此間具有粘性末端的一組是答案：D85鞏固練習(xí):1.人們常選用的細(xì)菌質(zhì)粒分子往往帶有一個抗生素抗性基因,該抗性基因的主要作用是()A.提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對目的基因是否導(dǎo)入進(jìn)行檢測C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接2.在遺傳工程技術(shù)中,限制性內(nèi)切酶主要用于()A.目的基因的提取和導(dǎo)入B.目的基因的提取和檢測C.目的基因與載體的結(jié)合和導(dǎo)入D.目的基因的提取與載體結(jié)合BD鞏固練習(xí):BD863.在遺傳工程技術(shù)中,下列何種目的基因一般以直接分離的方法獲得()A.人的胰島素基因B.蠶的蠶絲蛋白基因C.芽孢桿菌的抗蟲基因D.菜豆儲藏蛋白基因4.1976年,美國的科學(xué)家首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌,并獲得了表達(dá),此文中的表達(dá)是指該基因在大腸桿菌()A.能進(jìn)行DNA復(fù)制B.能傳遞給細(xì)菌后代C.能合成生長抑制素釋放因子D.能合成人的生長素CC3.在遺傳工程技術(shù)中,下列何種目的基因一般以直接分離的方法獲873．在基因工程中，科學(xué)家所用的“剪刀”、“針線”和“載體”分別是指()A.大腸桿菌病毒、質(zhì)粒、DNA連接酶B.噬菌體、質(zhì)粒、DNA連接酶C.限制酶、RNA連接酶、質(zhì)粒D.限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒D3．在基因工程中，科學(xué)家所用的“剪刀”、“針線”和“載體”分8811．不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是A．干擾素 B．白細(xì)胞介素C．青霉素D．乙肝疫苗12．若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是（）A．減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本B．減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C．避免氮肥過多引起環(huán)境污染D．改良土壤結(jié)構(gòu)13．基因治療是指（）A.對有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的C.運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常D.運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的CCB11．不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是CCB896．質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，它的主要特點是①能自主復(fù)制②不能自主復(fù)制③結(jié)構(gòu)很?、艿鞍踪|(zhì)⑤環(huán)狀RNA⑥環(huán)狀DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦ B．①④⑥C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦C6．質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體，它的主要特點是C908．在基因工程中，科學(xué)家常用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，原因是（）A.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便B.遺傳物質(zhì)含量少C.繁殖速度快D.性狀穩(wěn)定，變異少9．基因工程的操作步驟：①使目的基因與運載體相結(jié)合，②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求，④提取目的基因，正確的操作順序是（）

A．③②④①B.②④①③C．④①②③D．③④①②CC8．在基因工程中，科學(xué)家常用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞9115．在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量的放射性同位素，后者的作用是（）A．為形成雜交的DNA分子提供能量B．引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變

C.作為探針DNA的示蹤元素D．增加探針DNA的分子量C15．在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子中必須存在一定量9219．現(xiàn)有一長度為1000堿基對(by）的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by，用Kpn1單獨酶切得到400by和600by兩種長度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同時酶切后得到200by和600by兩種長度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是D19．現(xiàn)有一長度為1000堿基對(by）的DNA分子，用限制9320、（2008理綜全國卷Ⅰ）4．已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指。如果在該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是A．3 B．4C．9 D．12C4+3+2=9種。20、（2008理綜全國卷Ⅰ）4．已知某種限制性內(nèi)切酶在一線94易混淆的幾種酶 如圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是()A．DNA連接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA連接酶C．解旋酶、限制酶、DNA連接酶D．限制酶、DNA連接酶、解旋酶【解析】限制酶、DNA連接酶的作用部位為磷酸二酯鍵，解旋酶的作用部位在氫鍵?！敬鸢浮緾A．DNA連接酶、限制酶、解旋酶【解析】限制酶、DNA連接953．下表為5種限制性核酸內(nèi)切酶（以下簡稱“限制酶”）的識別序列和切割位點（箭頭位置），某線性DNA分子含有4個BamHI的識別序列、4個BstI的識別序列，3個BgIII的識別序列；據(jù)此判斷下列敘述中，正確的是A．該DNA分子能被Sau3AI切成12個片段B．一種特定序列只能被一種限制酶識別并在特定位點被切割C．兩個能夠互補配對的DNA片段所具有的粘性末端一定相同D．用BgIII、BamHI兩種限制酶和DNA連接酶對該DNA分子進(jìn)行反復(fù)切割、連接操作，若干循環(huán)后，BamHI的識別序列將少于4個D23．下表為5種限制性核酸內(nèi)切酶（以下簡稱“限制酶”）的識別序96請根據(jù)圖乙電泳圖譜分析各限制酶的酶切位點，并在答題紙的質(zhì)粒上標(biāo)出各個限制酶的酶切位點和各位點間的大小。請根據(jù)圖乙電泳圖譜分析各限制酶的酶切位點，并在答題紙的質(zhì)粒上972．若要利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA(圖丙)，限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是BglⅡ(AGATCT)、EcoRⅠ(GAATTC)和Sau3AⅠ(GATC)。下列分析合理的是 ()

A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體答案D2．若要利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重985．如圖表示化學(xué)方法合成目的基因Ⅰ的過程。據(jù)圖分析下列敘述正確的是 ()A．過程①需要DNA連接酶B．過程②需要DNA限制性核酸內(nèi)切酶C．目的基因Ⅰ的堿基序列是已知的D．若某質(zhì)粒能與目的基因Ⅰ重組，則該質(zhì)粒與Ⅰ的堿基序列相同答案C5．如圖表示化學(xué)方法合成目的基因Ⅰ的過程。據(jù)圖分析下列敘述正99解析化學(xué)合成目的基因的前提是目的基因的堿基序列是已知的，且目的基因的相對分子質(zhì)量較小，C正確；圖中①②過程是預(yù)先設(shè)計合成的DNA分子片段之間的互補區(qū)域堿基互補配對，不需要酶，A，B錯；若某質(zhì)粒能與目的基因Ⅰ重組，則該質(zhì)粒與Ⅰ的堿基序列不相同，它們的末端可互補配對，D錯。解析化學(xué)合成目的基因的前提是目的基因的堿基序列是已知的，且100解析解答本題的關(guān)鍵是要看準(zhǔn)切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，構(gòu)建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。解析解答本題的關(guān)鍵是要看準(zhǔn)切割后目的基因插入的方向，只有用1011．轉(zhuǎn)基因動植物的區(qū)別比較項目轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因動物受體細(xì)胞受精卵或體細(xì)胞一般為受精卵目的基因常用的導(dǎo)入方法土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法獲得個體常用方式植物組織培養(yǎng)胚胎移植目的為了獲得具有抗逆性、抗病蟲害的植物為了獲得生長速度快、有抗病能力的動物1．轉(zhuǎn)基因動植物的區(qū)別比較項目轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因動物受體細(xì)胞受1022．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較比較項目乳腺生物反應(yīng)器工程菌基因結(jié)構(gòu)動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同細(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)有較大差異基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞哺乳動物的受精卵微生物細(xì)胞生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌，溫度等條件對其影響不大需嚴(yán)格滅菌，需嚴(yán)格控制工程菌所需的外界條件藥物提取從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞中提取2．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較比較項目乳腺生物反應(yīng)1033．基因治療與基因診斷原理操作過程進(jìn)展基因治療基因表達(dá)把正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，以表達(dá)出正常性狀來治療臨床實驗基因診斷堿基互補配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況臨床應(yīng)用3．基因治療與基因診斷原理操作過程進(jìn)展基因治療基因表達(dá)把正常1041．若某種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是CCTAGG，它在A和G之間切斷DNA。下圖表示用該酶處理某基因后產(chǎn)生的片段。下列有關(guān)敘述正確的是()A．該正常基因中有4個CCTAGG序列B．產(chǎn)生的DNA片段可用核糖核酸連接酶連接起來C．用該酶處理得到圖示基因片段要水解3個磷酸二酯鍵D．若該基因某處有一個CCTAGC突變?yōu)镃CTAGG，用該酶處理后將產(chǎn)生5個片段解析：選D。該正?；虮磺袨?個片段，有3個切點，應(yīng)有3個CCTAGG序列；產(chǎn)生的DNA片段不能用核糖核酸連接酶連接，只能用DNA連接酶連接；用該酶處理得到圖示基因片段要水解6個磷酸二酯鍵；若該基因某處有一個CCTAGC突變?yōu)镃CTAGG，則有4個切點，用該酶處理后將產(chǎn)生5個片段。1．若某種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列是CCTAGG，它在A和1052．下面是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為復(fù)制必需的序列，amp為氨芐青霉素抗性基因，tet為四環(huán)素抗性基因，箭頭表示一種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點。若要得到一個能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長的含重組DNA的細(xì)胞，應(yīng)選用的質(zhì)粒是()解析：選C。A項破壞了復(fù)制必需的序列，不能復(fù)制。B項氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都完好，在四環(huán)素培養(yǎng)基上和氨芐青霉素培養(yǎng)基上都能生長。C項氨芐青霉素抗性基因被破壞，四環(huán)素抗性基因完好，能在四環(huán)素培養(yǎng)基上生長而不能在氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長。D項氨芐青霉素抗性基因完好，四環(huán)素抗性基因被破壞。2．下面是四種不同質(zhì)粒的示意圖，其中ori為1063．某研究小組為了研制預(yù)防禽流感病毒的疫苗，開展了前期研究工作。其簡要的操作流程如下圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．步驟①所代表的過程是逆轉(zhuǎn)錄B．步驟②需使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶C．步驟③可用CaCl2處理大腸桿菌，使其從感受態(tài)恢復(fù)到常態(tài)D．檢驗Q蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用Q蛋白與患禽流感康復(fù)的雞的血清進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實驗解析：選C。由圖可知，步驟①所代表的過程是逆轉(zhuǎn)錄；步驟②需使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；步驟③可用CaCl2處理大腸桿菌，使其從常態(tài)轉(zhuǎn)化為感受態(tài)細(xì)胞；檢驗Q蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用Q蛋白與患禽流感康復(fù)的雞的血清進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實驗。3．某研究小組為了研制預(yù)防禽流感病毒的疫苗，開展了前期研究工107生物選修3

現(xiàn)代生物科技專題生物選修3

現(xiàn)代生物科技專題108目錄專題1基因工程專題2細(xì)胞工程專題3胚胎工程專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題專題5生態(tài)工程目錄專題1基因工程109專題1基因工程專題1基因工程110基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程20世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得了重大突破1.DNA是遺傳物質(zhì)的證明2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立3.遺傳密碼的破譯基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程20世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得111技術(shù)發(fā)明使基因工程的實施成為可能1.基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2.工具酶的發(fā)現(xiàn)3.DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明4.DNA體外重組的實現(xiàn)5.重組DNA表達(dá)實驗的成功6.第一例轉(zhuǎn)基因動物問世7.PCR技術(shù)的發(fā)明技術(shù)發(fā)明使基因工程的實施成為可能112基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的生物類型和生物產(chǎn)品。一、基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程實質(zhì)結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)基因重組基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該113基本工具：限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”DNA連接酶——“分子縫合針”基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運輸車”二、DNA重組技術(shù)的基本工具基本工具：二、DNA重組技術(shù)的基本工具114黏性末端黏性末端黏性末端：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。1、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”黏性末端黏性末端黏性末端：被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口115當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線兩側(cè)切開時，產(chǎn)生的是黏性末端。當(dāng)限制酶從識別序列的中心軸線處切開時，產(chǎn)生的是平末端。當(dāng)限制116浙科版生物選修3基因工程課件117識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。主要是從原核生物中分離純化出來的一種酶。4000種。（1）來源：（2）種類：（3）作用：（4）結(jié)果：形成兩種末端黏性末端平末端1、限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”（小結(jié)）識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特118要想獲得某個目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？一個目的基因有幾個黏性末端？要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端，兩個。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。是不是把兩者的黏性末端黏合起來，這樣就真的合成重組的DNA分子了?實際還不夠,還需要DNA連接酶進(jìn)行連接。思考題：要想獲得某個目的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性1191、種類：2、作用部位：E·coliDNA連接酶（黏性末端）T4DNA連接酶（黏性末端和平末端）磷酸二酯鍵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，這樣一個重組的DNA分子就形成了。2、DNA連接酶——“分子縫合針”1、種類：E·coliDNA連接酶（黏性末端）磷酸二酯鍵1203、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”（1）運載體的作用作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。利用運載體在受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)內(nèi)，對外源基因(抗蟲基因)進(jìn)行大量復(fù)制。（隨載體的復(fù)制而復(fù)制）（2）作為運載體必須具備的條件能夠在宿主細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有一個或多個限制酶切點，以便與外源基因連接。具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。必需是安全的，不會對受體細(xì)胞有害。大小應(yīng)適合，便于提取和操作3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”（1）運載體的121（3）常用的運載體

3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒λ噬菌體的衍生物動植物病毒注意：真正用作運載體的質(zhì)粒都是人工改造過的。（3）常用的運載體3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸122質(zhì)粒：質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，包括真核生物的細(xì)胞器和細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外的DNA分子。現(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是閉合環(huán)狀DNA分子。有的一個細(xì)菌中有一個，有的一個細(xì)菌中有多個。質(zhì)粒：質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單1233、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標(biāo)記基因。質(zhì)粒的存在與否對宿主細(xì)胞生存沒有決定性作用，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)成。

質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細(xì)菌染色體（即擬核DNA）之外，并且具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。3、基因進(jìn)入受體細(xì)胞的運載體——“分子運輸車”最常用的124（補充知識）基因的結(jié)構(gòu)1、原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游與RNA聚合酶結(jié)合位點啟動子終止子①RNA聚合酶能夠識別調(diào)控序列中的結(jié)合位點，并與其結(jié)合。②轉(zhuǎn)錄開始后，RNA聚合酶沿DNA分子移動，并以DNA分子的一條鏈為模板合成RNA。③轉(zhuǎn)錄完畢后，RNA鏈釋放出來，緊接著RNA聚合酶也從DNA模板鏈上脫落下來。原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA，能編碼蛋白質(zhì)編碼區(qū)非編碼區(qū)①不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能編碼蛋白質(zhì)。②有調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列，在該序列中，最重要的是位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點。啟動子（補充知識）基因的結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼1252、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶結(jié)合位點內(nèi)含子外顯子啟動子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子內(nèi)含子：外顯子：真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)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)的序列有調(diào)控作用的核苷酸序列，包括位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點。非編碼序列：包括非編碼區(qū)和內(nèi)含子2、真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚合酶內(nèi)126啟動子與起始密碼啟動子起始密碼位置DNA上基因的非編碼區(qū)，在編碼區(qū)上游段（左側(cè)）位于mRNA上的開始位置的密碼（轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物）功能轉(zhuǎn)錄時與RNA聚合酶結(jié)合，對轉(zhuǎn)錄mRNA起調(diào)控作用。是翻譯的開始，是肽鏈延伸的第一個氨基酸的位點。啟動子與起始密碼啟動子127原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點編碼區(qū)是_____的編碼區(qū)是間隔的、_____的相同點都由能夠編碼蛋白質(zhì)的______和具有調(diào)控作用的______區(qū)組成的原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)比較思考編碼相同數(shù)目氨基酸的蛋白質(zhì)，原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)一樣長嗎？連續(xù)不連續(xù)編碼區(qū)非編碼原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點編碼區(qū)是編碼區(qū)是間隔的、_____的都128浙科版生物選修3基因工程課件129二、基因工程基本操作的四個步驟目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定二、基因工程基本操作的四個步驟目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)130（一）目的基因的獲取1、目的基因主要是指______________________人們所需要的特定基因2、獲取目的基因的常用方法（1）從基因文庫中獲?。?）利用PCR技術(shù)擴增（3）人工合成未知序列已知序列（一）目的基因的獲取1、目的基因主要是指__________131（1）從基因文庫中獲取目的基因：基因文庫:

將含有某種生物不同基因的許多DNA片段,導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因,稱為基因文庫(genelibrary)基因組文庫:

基因文庫中包含了一種生物所有的基因,這種基因文庫叫做基因組文庫.部分基因文庫:

基因文庫中包含了一種生物的一部分基因,這種基因文庫叫做部分基因文庫.（1）從基因文庫中獲取目的基因：基因文庫:132浙科版生物選修3基因工程課件133基因組文庫和部分基因文庫(cDNA文庫)比較基因組文庫和部分基因文庫(cDNA文庫)比較134①概念：PCR全稱為_______________，是在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：_______________________、_______________、___________、

__________等前提條件：。②原理：__________④方式：以_____方式擴增，即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）⑤結(jié)果：多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA復(fù)制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸一對引物熱穩(wěn)定DNA聚合酶指數(shù)2n使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴增(2)利用PCR技術(shù)擴增目的基因雙鏈的解開①概念：PCR全稱為_______________，是在生135⑥過程：a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、退火（復(fù)性55℃-60℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，從引物的5′端→3′端延伸，合成與模板互補的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈⑥過程：a、DNA變性（90℃-95℃）：b、退火（復(fù)性55136（3）人工合成反轉(zhuǎn)錄法：

以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。目的基因的mRNA雜交雙鏈(單鏈RNA/單鏈DNA)單鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶雙鏈DNA(目的基因)（3）人工合成反轉(zhuǎn)錄法：目的基因的mRNA雜交雙鏈單鏈DNA137（3）人工合成根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：根據(jù)已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測出相應(yīng)的信使RNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學(xué)合成（3）人工合成根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA法：根1381.用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同4.一個基因表達(dá)載體的組成，除了目的基因外，還必須有——————、—————、以及————————等。啟動子終止子標(biāo)記基因1.用一定的_________切割二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——139質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶處理同一種4.過程:（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心質(zhì)粒DNA分子一個切口兩個切口DNA連接酶重組DNA分子（重1405.基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點+目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因（二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心啟動子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片斷，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，能終止mRNA的轉(zhuǎn)錄標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來5.基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點+目的基因+啟動子+終止子+141(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——方法將目的基因?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)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——感受態(tài)細(xì)胞目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——方法將目的基因?qū)雽⒛?42(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法農(nóng)桿菌介紹:Ti質(zhì)粒上有T-DNA,稱為可轉(zhuǎn)移的DNA,它可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上.(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法143浙科版生物選修3基因工程課件1442、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞(受精卵)顯微注射法----世界上第一例“超級小鼠”的成功設(shè)備:顯微注射儀3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞原核生物的特點：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等過程：①用Ca2+處理細(xì)胞,以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性,使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài),這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞.②是將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合,在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子,完成轉(zhuǎn)化過程.③目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非常快，在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞(受精卵)3、將目的基因?qū)胛⑸?45四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功四環(huán)素氨芐青霉(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功146通過目的基因上的標(biāo)記基因，進(jìn)行篩選和檢測導(dǎo)入過程完成后，全部受體細(xì)胞都能攝入重組DNA分子嗎？真正能攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞很少。所以要對受體細(xì)胞作怎樣的處理？對受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測怎樣進(jìn)行檢測？通過目的基因上的標(biāo)記基因，進(jìn)行篩選和檢測導(dǎo)入過程完成后，全部147DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個單鏈具有互補的堿基序列，那么，互補的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。DNA分子雜交示意圖采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物148(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功檢測—鑒定——①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等過程:A.首先取出轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNAB.用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作標(biāo)記,以此做探針C.使探針和轉(zhuǎn)基因生物的基因組雜交,若顯示出雜交帶,表明染色體已插入染色體DNA中方法:DNA分子雜交方法:分子雜交方法:抗原抗體雜交過程:用上述探針和轉(zhuǎn)基因生物的mRNA雜交,若出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA.(四)目的基因的檢測與鑒定——檢查是否成功檢測—鑒定——①檢149

為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物細(xì)菌的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不150多細(xì)胞生物的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應(yīng)變化的個體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。多細(xì)胞生物的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整151蘇云金桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉蘇云金桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉152基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定1、從基因文庫中獲取目的基因2、利用PCR技術(shù)擴增目的基因3、化學(xué)方法人工合成復(fù)制原點+目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法、顯微注射法、Ca2+處理法DNA分子雜交技術(shù)、分子雜交技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)分子檢測外的個體水平鑒定基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的153三、基因工程的應(yīng)用1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物方法：從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入農(nóng)作物中，使其具有抗蟲性Bt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（一）植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因生物目的基因包括：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因、抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中的有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因三、基因工程的應(yīng)用1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物從某些生物中分離出具有殺1543、抗逆轉(zhuǎn)基因作物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

方法：將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼