基因決議性狀〔一〕青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素——青霉素1基因決議性狀〔二〕豆科植物的根瘤可以固定空氣中的氮2基因決議性狀〔三〕家蠶可以吐出蠶絲為人類利用3基因決議性狀〔四〕45定向基因改造想象想象一能否讓禾本科的植物也可以固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出〞蠶絲？想象二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？想象三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)建了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。6789101112131415基因工程概念 基因工程：在生物體外，經(jīng)過對DNA分子進(jìn)展人工“剪切〞和“拼接〞，對生物的基因進(jìn)展改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)展無性繁衍，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出所需求的基因產(chǎn)物。基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物16基因工程過程表示圖①從細(xì)胞中分別出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分別大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培育大腸桿菌克隆大量基因171819基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需求基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。將目的基因與運載體DNA銜接，需求基因的針線——DNA銜接酶。將目的基因運入大腸桿菌，需求基因的運輸工具——運載體。20限制性內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端〔堿基互補配對〕。舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。21限制性內(nèi)切酶作用過程點擊播放22DNA銜接酶銜接酶的作用：將互補配對的兩個黏性末端銜接起來，使之成為一個完好的DNA分子。銜接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。問題用DNA銜接酶銜接兩個一樣的黏性未端要銜接幾個磷酸二酯鍵？23DNA銜接酶的作用過程點擊播放24運載體作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保管。具有多個限制酶切點。具有某些標(biāo)志基因種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)展表達(dá)，首先得將這個基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去。能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是運載體。25質(zhì)粒的特點細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。問題要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需求幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA銜接酶處置？26基因操作的根本步驟提取目的基因目的基因與運載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測和表達(dá)27提取目的基因?qū)⑿枨蟮幕驈墓w生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來。取出DNA用限制酶切斷DNA目前被較廣泛提取運用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。28提取目的基因的方法〔一〕直接分別基因——鳥槍法將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運載體將這些片段都運載到受體生物的不同細(xì)胞中去。只需有一個細(xì)胞獲得了需求的目的基因并得以表達(dá)，基因工程就算勝利了。該法最大的缺陷是帶有很大的盲目性，任務(wù)量大，勝利率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。用限制酶切成許多片斷29提取目的基因的方法〔二〕人工基因合成法逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。DNA合成儀PCR擴(kuò)增儀30目的基因與運載體結(jié)合用與提取目的基因一樣的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連拉酶的作用下銜接構(gòu)成重組DNA分子。提取質(zhì)粒并用限制酶切割用銜接酶將目的基因和質(zhì)粒銜接31將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并擴(kuò)增基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動植物細(xì)胞等。導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的方法是自創(chuàng)細(xì)菌或者病毒侵染細(xì)胞的途徑。通常還要對一些受體細(xì)胞進(jìn)展增大通透性的處置。目的基因可以隨著受體細(xì)胞進(jìn)展快速的繁衍，在很短的時間內(nèi)獲得大量的基因。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將受體細(xì)胞進(jìn)展擴(kuò)增32目的基因的檢測和表達(dá)〔一〕前三步的處置非常繁鎖，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，處置的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必需將它從中檢測出來。細(xì)菌的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培育構(gòu)成菌落，檢測菌落中能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，保管有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培育、研討。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33目的基因的檢測和表達(dá)〔二〕多細(xì)胞生物的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培育并誘導(dǎo)發(fā)育成完好個體，檢測這些個體能否攝入目的基因，攝入的基因能否表達(dá)〔能否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀〕。淘汰無變化的個體，保管有相應(yīng)變化的個體進(jìn)一步培育、研討。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒病癥，闡明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后