1、學(xué)案42 基因工程、生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題,二、基因工程的基本工具,三、基因工程的操作程序,四、基因工程的應(yīng)用,五、蛋白質(zhì)工程,第一部分 基因工程,一、基因工程的含義,一、基因工程的含義,基因工程,DNA重組技術(shù),(基因拼接技術(shù)),=,基因工程含義:,(1)按照人們意愿, _改造生物遺傳特性的技術(shù) (2)在_水平進(jìn)行操作 (3)是在_進(jìn)行的人為基因重組 (4)一旦成功,便可_,定向,DNA分子,體外,遺傳,二、基因工程的基本工具,分子手術(shù)刀 / 剪刀： 分子縫合針 / 針線(xiàn)： 分子運(yùn)輸車(chē) / 運(yùn)載體：,1、分子手術(shù)刀 / 剪刀限制性核酸內(nèi)切酶,二、基因工程的基本工具,、來(lái)源： 、特點(diǎn)： 、

2、作用化學(xué)鍵： 、切割后產(chǎn)生 種DNA片段末端 分別為： 和 。,2,原核生物(主要是微生物),專(zhuān)一識(shí)別一種特定的核苷酸序列，能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。,平末端,黏性末端,磷酸二酯鍵,注：限制性酶是一大類(lèi)酶，不是一種酶。,限制性核酸內(nèi)切酶是一種能專(zhuān)一識(shí)別一種特定的核苷酸序列，能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子的酶,2、分子縫合針 / 針線(xiàn)DNA連接酶,二、基因工程的基本工具,作用： 種類(lèi)：,EcoliDNA連接酶 T4DNA連接酶,只能連接黏性末端,能連接黏性末端和平末端,兩條DNA片段，恢復(fù)磷酸二酯鍵,DNA連接酶與DNA聚合酶區(qū)別？,將雙鏈DNA片斷“縫合” 起來(lái)，實(shí)質(zhì)是恢復(fù)被限 制酶切開(kāi)

3、了的兩個(gè)核苷 酸之間的磷酸二酯鍵， 不需要模板,是將單個(gè)核苷酸加到 已有的DNA片斷， 需要模板,思考,3、分子運(yùn)輸車(chē) 載體,二、基因工程的基本工具,載體的作用：,作為運(yùn)載工具，將外源基因(抗蟲(chóng)基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。,載體的種類(lèi)：,質(zhì)粒必需滿(mǎn)足的條件：,質(zhì)粒 噬菌體的衍生物 動(dòng)植物病毒,1）酶的切割位點(diǎn) 2）具備復(fù)制能力（復(fù)制原點(diǎn)） 3）有標(biāo)記基因 4）安全,質(zhì)粒必需滿(mǎn)足的條件：,3、分子運(yùn)輸車(chē) 載體,二、基因工程的基本工具,三、基因工程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,(二)、基因表達(dá)載體的構(gòu)建,(三)、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,(四)、目的基因的檢測(cè)與鑒定,核心,三、基因工

4、程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,1、從基因文庫(kù)中獲取,2、用PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因,3、人工合成,三、基因工程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,1、從基因文庫(kù)中獲取,(2)、基因文庫(kù)種類(lèi),(1)、基因文庫(kù)概念(區(qū)別基因庫(kù))：,將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中存儲(chǔ)，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱(chēng)為基因文庫(kù)。,基因組文庫(kù) cDNA文庫(kù),基因組文庫(kù)和cDNA文庫(kù)區(qū)別,三、基因工程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,1、從基因文庫(kù)中獲取,基因中內(nèi)含子,三、基因工程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,2、用PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因, 概念：PCR全稱(chēng)為_(kāi)，

5、是一項(xiàng) 在生物_復(fù)制_的核酸合成技術(shù),原理：_ _,聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),體外,特定DNA片段,DNA雙鏈復(fù)制的基本原理,PCR技術(shù)與DNA復(fù)制,DNA復(fù)制需要什么？,模板DNA 解旋酶 DNA聚合酶 4種脫氧核苷酸,PCR技術(shù)需要什么？,模板DNA,DNA聚合酶（Taq酶）,引物,4種脫氧核苷酸,三、基因工程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,2、用PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因,PCR技術(shù)擴(kuò)增過(guò)程,1、高溫變性,2、低溫退火復(fù)性,3、中溫延伸,4、循環(huán)：重復(fù)上述過(guò)程,三、基因工程的操作程序,(一)、目的基因的獲取,2、用PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因,解開(kāi)雙鏈,接上引物,復(fù)制延伸,三、基因工程的操作程序,(

6、二)、基因表達(dá)載體的構(gòu)建,1、目的：,2、基因表達(dá)載體的組成：,3、步驟：,使目的基因在受體細(xì)胞中能穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能表達(dá)和發(fā)揮作用,目的基因;啟動(dòng)子/終止子;標(biāo)記基因;復(fù)制原點(diǎn),三、基因工程的操作程序,(二)、基因表達(dá)載體的構(gòu)建,3、步驟：,1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè) 切口，露出黏性末端。 2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生 相同的黏性末端。 3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口 處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個(gè) 重組DNA分子（重組質(zhì)粒）,三、基因工程的操作程序,(三)、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,轉(zhuǎn)化：,目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且

7、在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程,轉(zhuǎn)化方法：,導(dǎo)入植物細(xì)胞 導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞 導(dǎo)入微生物細(xì)胞,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法,顯微注射技術(shù),感受態(tài)細(xì)胞,Ca2+處理,三、基因工程的操作程序,(四)、目的基因的檢測(cè)與鑒定,分子檢測(cè)（分子雜交技術(shù)） 2. 個(gè)體生物學(xué)水平檢測(cè),抗原抗體雜交,DNA分子雜交技術(shù)DNA與DNA雜交,分子雜交技術(shù) DNA與mRNA雜交,四、基因工程的應(yīng)用,2、動(dòng)物與基因工程,1、植物與基因工程,3、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生,生產(chǎn)抗蟲(chóng) 抗病 抗逆植物,改良品質(zhì),提高生長(zhǎng)速度、改良品質(zhì)、生產(chǎn)藥物（生物反應(yīng)器）、移植器官的供體,藥物生產(chǎn) 基因治療,五、蛋白質(zhì)工程,1、為什么要有蛋白

8、質(zhì)工程,2、蛋白質(zhì)工程的原理,自然界中蛋白質(zhì)不滿(mǎn)足人類(lèi)需求，而基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)。,蛋白質(zhì)工程實(shí)質(zhì)就是改造蛋白質(zhì)，或者制造新的蛋白質(zhì),、蛋白質(zhì)工程中直接需要進(jìn)行操作的對(duì)象是（） 氨基酸結(jié)構(gòu) B蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) C肽鏈結(jié)構(gòu) D基因結(jié)構(gòu),課堂練習(xí)：,、下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（） A蛋白質(zhì)工程能定向改造蛋白質(zhì)分子的結(jié) 構(gòu)，使之更加符合人類(lèi)的需要 B蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子 直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu) C蛋白質(zhì)工程能產(chǎn)生出自然界中不曾存在過(guò)的新型 蛋白質(zhì)分子 D蛋白質(zhì)工程與基因工程密不可分，又被稱(chēng)為第二 代基因工程,課堂練習(xí)：,、蛋白質(zhì)工程的基本流程正確的是（）