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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程及其应用,第,2,节,一、基因工程的概念：,别 名,原 理,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,最终目的,基因重组,生物体外,基因,/DNA,分子水平,剪切拼接导入表达,定向改造生物的遗传性状,基因拼接技术、,DNA,重组技术,思考：不同生物基因间可以重组，并表达出蛋白质的物质基础是什么？,DNA,的结构相同,生物界共用一套密码子,1,、 基因的“剪刀”,限制性核酸内切酶,二、基因操作的工具,名称由来：,限,制酶是在生物体,(,主要是,微生物,),内的一种酶，,能将外来的,DNA,切断,，由于这种切割作用是在,DNA,分子内部进行的，故名限制性内切酶。,分布：,微生物,特点：,限制酶,只能识别双链,DNA,中,特定的,核苷酸序列,，并且能在,特定的切点,上切割,DNA,分子,例：大肠杆菌的一种限制酶,(,EcoR,),能识别,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之间切开。,1,、 基因的“剪刀”,限制性核酸内切酶,二、基因操作的工具,作用部位：,磷酸二酯键,作用结果：,产生黏性末端,作 用：,获取目的基因,分 布：,特 点：,微生物,一种,限制酶,只能识别一种,特定的,核苷酸序列,，并且能在,特定的切点,上切割,DNA,分子,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,目的基因,黏性末端,思考：把目的基因切断要几个切口？切断几个磷酸二酯键？,产生几个黏性末端？目的基因上有几个末端？,连接酶的作用是：连接双链,DNA,片段。,2,、基因的“针线”,DNA,连接酶,作用过程：,2,、基因的“针线”,DNA,连接,：,作 用：,将互补配对的两个黏性末端连接起来，,使之成为一个完整的,DNA,分子。,将目的基因和运载体相连，形成重组,DNA,作用部位：,磷酸二酯键,思考：,DNA,聚合酶和,DNA,连接酶的区别？,同：,作用部位相同,磷酸二酯键,异：,DNA,连接酶连接的是两个片段之间的磷酸,二酯键，把双链上两个缺口同时连上；,DNA,聚合酶只能将单个核苷酸连接到已有,的单链单链上。,基因的针线：,DNA,连接酶,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,用同种限制酶切割,3,、基因的运输工具,运载体,作 用：,将目的基因运输到受体细胞,条 件：,在宿主细胞中能稳定存在并复制,有一个或多个限制酶位点,有标记基因,获得大量目的基因,便于与外源基因连接,便于筛选,3,、基因的运输工具,运载体,种类：,质粒、噬菌体、动植物病毒等,质粒：,分布：细菌或酵母菌的细,胞质中,本质：小型环状,DNA,分子,特点：可进行自我复制,三、基因工程的操作步骤,从细胞中分离出,DNA,从大肠杆菌中提取质粒,限制 酶,提取目的基因,限制酶,目的基因与运载体结合,DNA,连 接酶,目的基因导入受体细胞,目的基因的表达与检测,基因工程操作的基本步骤,目的基因的提取方法,直接分离基因,人工合成基因,反转录法,根据已知的氨基酸序列合成,DNA,：,鸟枪法,二、基因工程的操作步骤,用限制酶切断成许多片段,直接分离基因,适用范围：,原核生物,过程：,1DNA,多种限制酶,多个片段,与运载体结合形成重组,DNA,导入受体细胞,优点：,操作简便、广泛应用,缺点：,专一性差、盲目性大,人工合成基因法,反转录法：,mRNA,逆转录酶,单链,DNA,双链,DNA,（基因）,直接合成：,蛋白质的氨基酸顺序,脱氧核苷酸顺序,直接合成相应的基因,目的基因与运载体结合,三、基因工程的操作步骤,相同的限制酶切割目的基因和质粒,步骤：,获得相同的粘性末端,加,DNA,连接酶连接,目的基因和质粒形成,重组,DNA,分子,目的基因与运载体结合,三、基因工程的操作步骤,目的基因与目的基因结合质粒与质粒结合,目的基因与质粒结合。,思考：目的基因与运载体结合的结果是什么？,思考：如何得到重组,DNA,分子？,根据标记基因进行筛选,常用的受体细胞：,目的基因导入受体细胞,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母,菌和动植物细胞等。,主要借鉴细菌或病毒侵然细胞的途径,导入方式：,三、基因工程的操作步骤,无表达产物,无表达产物,有表达产物,无表达产物,三、基因工程的操作步骤,目的基因的检测和表达,检测：,通过检测标记基因的有无，来判断目的基因,是否导入。,表达：,通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否,表达。,思考：,受体细胞摄入,DNA,分子后就说明目的基,因完成了表达吗？,目的基因的检测和表达,三、基因工程的操作步骤,几种常见育种方法的比较,育种,方法,杂交,育种,单倍体,育种,多倍体,育种,诱变,育种,基因工,程育种,基本,原理,方法,优点,缺点,实例,作业：,杂交自交选优,基因重组,不同个体的优良性状可集中到同一个个体上,育种时间长，需及时发现优良性状,杂交水稻,中国荷斯坦牛,花药离体培养、秋水仙素诱导加倍,染色体变异,明显缩短育种年限，后代一般都为纯种,技术复杂，成本高,普通小麦花药离体培养,秋水仙素处理萌发的种子、幼苗,染色体变异,植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高,发育延迟，结实率低,无籽西瓜,物理或化学方法处理动植物,、微生物,基因突变,提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程,有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性,青霉菌高产菌株的培育,黑农五号大豆,基因重组,将一种生物特定基因转移到另一种生物体内,染色体变异,定向地,改造生物的遗传性状,可能引起生态危机，技术难度大,转基因抗虫棉,
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