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1.2基因工程的基本操作程序复习:基因工程的基本操作步骤•提取目的基因，•目的基因与运载体结合，•将目的基因导入受体细胞，•目的基因的表达和检测•看课本P8的图一、目的基因的获取2、获取方法：（1）、从基因文库中获取目的基因。（2）、人工合成（3）、利用PCR技术扩增目的基因1、目的基因：主要指的是编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的因子。3.从基因文库中获取目的基因①、什么叫基因文库？将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。基因文库基因组文库部分基因文库（cDNA文库）基因组文库的构建模式图通过对受体菌的培养而储存基因反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因，再与载体连接后储存在一个受体菌群中。目的基因的mRNA单链DNA反转录酶cDNA文库的构建方法DNA聚合酶双链DNA(目的基因)基因组文库与部分基因文库的关系补：原核细胞的基因结构非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点启动子终止子RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并以DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。补：真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区与RNA聚合酶结合位点内含子外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子启动子终止子内含子：外显子：原核细胞真核细胞不同点编码区是_____的编码区是间隔的、_____的相同点都由能够编码蛋白质的______和具有调控作用的______区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较思考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续不连续编码区非编码②如何从基因文库中得到所需要的基因依据：目的基因的有关信息。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mRNA基因翻译产物蛋白质等特性。利用PCR技术扩增目的基因•PCR:聚合酶链式反应：是以DNA变性、复制的某些特性为原理设计的•前提条件是必须对目的基因有一定的了解，需要设计引物。原理：DNA双链复制反应过程：1加热至90～95℃目的基因DNA解链2冷却至55～60℃，引物结合到互补DNA链3加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从从引物起始互补链的合成PCR技术与体内DNA复制的区别：1.PCR不需要解旋酶；体内DNA复制需要；2.PCR需要耐热的DNA聚合酶（常用TaqDNA聚合酶），而生物体内的聚合酶在高温时会变性；2.基因表达载体的构建•启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质调节基因操纵基因结构基因RNA聚合酶半乳糖苷酶酶酶RNA聚合酶启动子结构蛋白基因RNA聚合酶终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能终止mRNA的转录标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记基因等。必须构建上述元件的主要理由是：（1）生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达；（2）通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；思考：作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？（3）目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；（4）为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等；（5）有时需要确定目的基因表达的产物存在于细胞的什么部位，往往要加上可以标识存在部位的基因（或做成目的基因与标识基因的融合基因），如绿色荧光蛋白基因等。将生物的所有DNA直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不算基因工程。•常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。•将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞---转化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达的过程，称为转化。（1）导入植物细胞农杆菌：具有趋化性（酚），感染双子叶植物和裸子植物，转化示意图此外，还有基因枪法、花粉管通道法。根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,你能分析出农杆菌不能将目的基因不能导入单子叶植物的原因吗?若将一个抗病基因导入小麦中,理论上讲你应该怎样做?①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都可以侵染单子叶植物；②要加趋化和诱导的物质，目的是使农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌的诱导的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA上。酚类诱导物主要在双子叶植物细胞壁中合成，通常不存在于单子叶植物中（2）导入动物细胞显微注射技术•先提纯目的基因，再体外注射入卵细胞或受精卵中，最后将含目的基因的受精卵移植到输卵管或子宫中发育成新个体。显微注射技术导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。---感受态细胞2）使含有目的基因的重组质粒溶于缓冲液中与感受态细胞混合，一定温度下完成转化过程3）导入微生物细胞感受态细胞吸收DNA分子不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。•受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。4.目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性DNA分子杂交技术2.方法：基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上2、检测目的基因是否转录出了mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质另外：个体生物学水平的鉴定利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。寻根问底：β-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的β-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？（1）从小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的编码序列（cDNA）。（2）将cDNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个表达载体。（3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明β-珠蛋白基因已进入其中。（4）培养进入了β-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取β-珠蛋白。1）以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制（）B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD练习3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制酶可用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A练习4）有关基因工程的叙述正确的是（）A、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形成在细胞内完成C、质粒都可作为运载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D练习5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A、人工合成目的基因B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达C练习