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基因的基本功能是什么？传递遗传信息表达遗传信息Thecamelecow定向基因改造设想设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。为什么人的基因可以导入大肠杆菌内？为什么人的基因可以在大肠杆菌内表达？基因工程基础：（1）DNA的规则双螺旋结构是基因工程的物质基础；（2）不同生物共用一套密码子是理论基础；（3）运载体和工具酶的发现为基因工程的提供了技术基础。把生物的遗传物质DNA分离出来，在生物体外，通过对DNA分子进行剪切、拼接，对生物的基因进行改造和重组，然后将重组的DNA（基因）导入适当的受体细胞内，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需的基因产物（蛋白质、多肽、酶等）。什么是基因工程基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达基因重组基因工程的概念•基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)•上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？表达转基因抗虫棉抗虫棉普通棉•基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞•解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：基因的剪刀——限制性内切酶基因的针线——DNA连接酶基因的运载工具——运载体基因的剪刀——限制性核酸内切酶早在1970年，从细菌中分离得到。1994年分离到2300多种，常用200多种，主要从微生物分离。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。EcoRI—GAATTC——CTTAAG—BamHI—GGATCC——CCTAGG—识别反向重复序列，切割后形成黏性末端。基因操作的工具限制性内切酶EcoRIAPCPGPTPAPCPGPT限制酶切割的是哪个部位的键?连接的部位磷酸二酯键（梯子的扶手）而不是氢键（梯子的踏板）。结果两个DNA相同的黏性末端连接起来。基因的针线——DNA连接酶作用将外源基因送入受体细胞。常用的运载体质粒噬菌体动植物病毒等基因的运输工具——运载体1.假如目的基因导入受体细胞后不能复制将怎样?2.作为载体没有切割位点将怎样?3.目的基因是否进入受体细胞,你如何察觉?4.如果载体对受体细胞有害将怎样?1.能自我复制.2.有切割位点.3.有标记基因.4.对受体细胞无害.什么是质粒存在于细菌以及酵母菌等生物中细胞染色体外能自主复制的双链环状DNA分子细菌的质粒比细菌DNA小得多带有少量基因常有抗生素抗性基因,使细菌有抗药性质粒与宿主细胞的关系质粒的存在对宿主细胞无影响，质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒（最常用的运载体）质粒分子结构示意图1.什么是基因工程?2.基因操作的工具酶主要有哪几种?3.基因的剪刀是什么?其主要作用是什么?4.基因的针线是什么?其主要作用是什么?5.基因的运输工具是什么?6.最常用的运载体有哪些?7.质粒的结构怎样?基因操作的基本步骤1.提取目的基因化学方法合成目的基因的序列是已知的，如胰岛素基因或PCR扩增目的基因从基因文库中寻找用限制酶切割同种限制酶切断目的基因插入质粒切口加适量DNA连接酶形成重组DNA分子质粒目的基因露出黏性末端露出黏性末端2.目的基因与运载体结合——DNA重组步骤（以质粒为例）（相同）至少切几个键？切几个键？经同种限制酶切割的许多目的基因与许多质粒混合，加DNA连接酶，可能会出现几种结合情况？（假设两两结合）3.将重组DNA分子导入受体细胞方法物理：基因枪、显微注射、电激等；化学：磷酸钙沉淀、氯化钙、脂质体等；生物：病毒侵染、细菌感染等；常用的受体细胞细菌质粒——大肠杆菌、土壤农杆菌等细菌酵母质粒——酵母菌噬菌体——细菌动物病毒——动物细胞植物病毒——植物细胞受体细胞(细菌)氯化钙处理细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制将重组质粒导入细菌4.筛选含有目的基因受体细胞筛选方法可以通过检测标记基因的有无，判断目的基因是否导入。如重组DNA分子，由具有青霉素抗性的质粒和外源DNA组合形成，则可检测受体细胞是否具有青霉素抗性。5目的基因的表达重组DNA分子(目的基因)进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，产生特定的蛋白质。基因操作的基本步骤示意图基因工程的成功能说明哪些问题1.不同的基因能拼接在一起，说明了基因都具有双螺旋结构，都是由四种脱氧核苷酸构成。2.一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有遗传效应的DNA片段，具有一定的独立性，同时可以说明各种生物共用一套遗传密码。PCR技术原理：前提：过程：PCR扩增仪DNA双链复制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列1.目的基因DNA受热变性，解链；2.引物与单链互补结合；3.合成链在DNA聚合酶作用下进行延伸。重播