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1.什么叫基因？思考讨论3.遗传信息是如何表达的？2.基因、DNA、染色体之间是怎样的关系？苏云金芽孢杆菌毒蛋白按照人们的愿望，在DNA分子水平上进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。一、基因工程的概念别名操作环境操作对象操作水平原理结果DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状基因重组一、基因工程的概念基因工程操作依据的理论基础细胞生物都以DNA作为遗传物质，且其基本结构是相同的；各种生物表达基因共用一套密码子。棉花细胞(不能抗虫)抗虫基因转基因抗虫棉(能抗虫)苏云金芽孢杆菌培育转基因抗虫棉的简要过程项目内容来源种类及命名作用特点作用结果主要来源于原核生物属名头字母+种名头2字母现已从300微生物中分离出约4000种限制酶1.分子手术刀——限制酶识别双链DNA分子中特定核苷酸序列切割特定序列中的特定位点专一性限制酶作用的化学键项目内容来源种类及命名作用特点作用结果主要来源于原核生物属名头字母+种名头2字母现已从300微生物中分离出约4000种限制酶1.分子手术刀——限制酶能够识别双链DNA分子某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。黏性末端或平末端DNA1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTDNA2GGCATCTTAAAATTCCGTAG重组DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG由于切割后的载体和目的基因具有相同的末端，故重组DNA存在3中可能连接。即、、。重组DNA一定是载体-目的基因连接吗？载体-目的基因载体-载体目的基因-目的基因DNA连接酶连接重组DNA分子项目内容种类作用部位结果E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶只作用于末端主要作用于末端，还可作用于末端磷酸二酯键黏性平黏性通过形成新的磷酸二酯键，形成重组DNA2.分子缝合针——DNA连接酶复习•基因工程的原理？•基因工程的基本工具？•限制酶的作用特点及作用结果？•DNA连接酶的种类及作用特点？•DNA连接酶和DNA聚合酶的比较？DNA连接酶DNA聚合酶作用实质作用过程催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到DNA片段上，形成磷酸二酯键项目内容作用具备条件种类质粒③能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；目的基因怎样才能遗传到子细胞呢？将外源基因导入受体细胞④具有特殊的标记基因，便于进行筛选；质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒一种祼露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。①对受体细胞无害②具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因插入；载体能对受体细胞有害吗？载体怎样才能具有能连接不同目的基因的潜能呢？目的基因是否进入受体细胞，你如何察觉？3.分子运输车——载体已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。不添加抗生素添加一定浓度的四环素添加一定浓度的氨苄青霉素添加一定浓度的两种抗生素ABCD练习A组B组C组D组结论预期一＋＋＋＋预期二＋＋－－预期三＋－＋－预期四＋－－－既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因只含有抗四环素基因只含有抗氨苄青霉素基因既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因不添加抗生素添加一定浓度的四环素添加一定浓度的氨苄青霉素添加一定浓度的两种抗生素ABCD三大工具分子手术刀——限制性内切酶分子缝合针——DNA连接酶分子运输车——运载体小节：基因工程的工具非编码区编码区非编码区原核细胞基因结构示意图启动子终止子mRNA非编码区编码区非编码区真核细胞基因结构示意图启动子外显子内含子终止子成熟mRNA目的基因的获取基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。基因工程基本操作的四个步骤1234（一）目的基因主要是______________________。编码蛋白质的结构基因（三）获取目的基因的常用方法有哪些?1、从基因文库中获取2、利用PCR技术扩增3、化学方法人工合成一、目的基因的获取（二）目的基因的来源：1、从自然界中已有物种中分离出来2、人工的方法合成1.基因文库：2.基因文库的分类：种类基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，如：cDNA文库（一）从基因文库中直接获取提取某种生物的全部DNA限制酶切一定大小的DNA片段与载体连接导入受体菌中储存基因组文库3.基因文库的构建方法（1）基因组文库某种生物的单链mRNA单链互补DNA双链DNA片段导入受体菌中储存与载体连接cDNA文库逆转录酶DNA聚合酶（2）部分基因文库文库类型cDNA文库基因组文库文库大小启动子内含子基因多少物种间基因交流1.概念：PCR全称为_________________，是一项在生物______复制_______________的核酸合成技术。多聚酶链式反应体外特定DNA片段2.原理：体外模拟双链DNA复制（二）利用PCR技术扩增目的基因四种脱氧核苷酸(dNTP)一对引物：热稳定DNA聚合酶(Taq酶）模板DNA(含有目的基因)3.条件：与目的基因的起始段互补核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列4.前提：变性（90℃-95℃）：目的基因DNA受热变性后解链为单链；复性（55℃-65℃）：引物与单链相应互补序列结合；延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，合成与模板互补的DNA链；约2n5.过程PCR技术扩增与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原料条件不同点解旋方式场所酶结果四种脱氧核苷酸模板、能量、酶高温下变性解旋解旋酶催化体外复制主要细胞核内热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶大量的DNA片段形成整个DNA分子蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因推测推测化学合成例：根据已知的氨基酸序列合成DNA法：（三）化学方法人工合成的目的基因适用：基因比较小，核苷酸序列已知1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。二、基因表达载体的构建2.基因表达载体的组成：启动子+目的基因+终止子+标记基因（一）转化：（二）方法目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程。受体细胞稳定表达三、将目的基因导入受体细胞1、将目的基因导入植物细胞的方法：（1）农杆菌转化法①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。②原理：植物体受损伤时，伤口细胞会分泌酚类化合物，吸引农杆菌，农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。③过程：④优点：经济有效（2）基因枪法（3）花粉管通道法缺点：成本较高受体细胞(单子叶植物)我国科学家独创，转基因抗虫棉2、将目的基因导入动物细胞①方法：显微注射法②程序：③常用的动物受体细胞：受精卵和卵细胞3、将目的基因导入微生物细胞①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少②方法：用Ca2+处理细胞→感受态细胞(吸收环境中DNA生理状态)→表达载体(缓冲液)与感受态细胞混合→(温度)感受态细胞吸收DNA分子（二）方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞法三、将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测与鉴定（一）检测（分子水平）1、检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因①提取转基因生物的基因组DNA②用含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记，以此做探针③使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带，表明染色体已插入染色体DNA中（1）方法:DNA分子杂交（2）过程:2、检测目的基因是否转录出了mRNA3、检测目的基因是否翻译成蛋白质（1）方法:分子杂交方法:抗原-抗体杂交（2）过程:用上述探针和转基因生物的mRNA杂交，若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA（二）鉴定（个体生物学水平）抗虫、抗病接种实验，活性比较等人体细胞质粒大肠杆菌目的基因(人胰岛素基因)用同一种限制酶进行酶切DNA连接酶连接目的基因和质粒重组质粒(重组DNA)重组质粒导入大肠杆菌细胞繁殖人胰岛素复制目的基因1.获取目的基因从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因化学方法人工合成目的基因2.构建基因表达载体目的基因、启动子、终止子、标记基因3.将目的基因导入受体细胞植物、动物、微生物4.目的基因的检测与鉴定检测：分子水平是否插入、转录、翻译鉴定：个体水平小节:基因工程的基本操作程序1.基因工程的基本工具？2.限制酶的特点？3.DNA连接酶和载体的种类？4.基因工程的基本操作程序？5.获取目的基因的方法？6.基因工程的核心步骤是？7.基因表达载体的组成？8.将抗虫基因转移到棉花细胞中遗传和表达称为？9.将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法？10.T-DNA的特点？11.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键？12.目的基因的检测与鉴定的方法？复习一、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。(一)抗虫转基因植物杀虫基因：Bt毒蛋白基因蛋白酶抑制剂基因淀粉酶抑制剂基因植物凝集素基因•Bt毒蛋白基因•蛋白酶抑制剂基因•淀粉酶抑制剂基因•植物凝集素基因产生的抑制剂可与害虫消化道的蛋白酶结合淀粉酶抑制剂抑制昆虫消化道中的淀粉酶活性合成的糖蛋白可与昆虫肠道粘膜上的某种物质结合编码的蛋白质在害虫肠道降解成有毒的多肽转基因抗虫棉(二)抗病转基因植物病原微生物：主要有病毒、真菌和细菌等。抗病转基因植物采用的基因：抗真菌转基因植物采用的基因：病毒外壳蛋白基因（CP基因）病毒复制酶基因几丁质酶基因抗毒素合成基因(三)抗逆转基因植物可以调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因(四)利用转基因改良植物的品质将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物；改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性。例如：将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，赖氨酸含量提高30%。将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄；将植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，出现颜色变异。二、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质外源生长素基因将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组普通鼠和生长速度加快的转基因鼠（右）3.用转基因的动物生产药物乳腺生物反应器乳房生物反应器将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。获取目的基因（例如血清蛋白基因）构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）4.用转基因的动物作器官移植的供体1、供体动物：2、存在的难题：3、解决方法：将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。猪免疫排斥三.基因工程药品异军突起利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。我国已生产的产品：白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等。近20种，年产值达30亿。工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。基因工程药品——干扰素化学本质：是病毒侵入动物或人体细胞后产生的一种糖蛋白。作用：抗病毒的特效药。干扰素产品四、基因治疗曙光初照1）原理：把正常基因导入病人体内，使