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第一节基因工程概述,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？,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,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。,1、说出基因工程的概念；2、简述基因工程的诞生历程；3、说出DNA重组技术所需的三种基因工具的作用；4、简述基因工程基本操作程序的步骤。,一、基因工程的概念,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。,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,理论基础,DNA是遗传物质的发现DNA双螺旋结构的确立遗传信息传递方式(中心法则)的认定,技术保障,二、基因工程的诞生和发展,提取,抗虫基因,棉花细胞,与运载体DNA拼接，导入,(含抗虫基因),基因工程培育抗虫棉的简要过程,如何将苏云金芽孢杆菌细胞内的抗虫基因从它的DNA分子中切割下来？,如何将切下来的抗虫基因与运载体DNA连接起来？,如何将重组的DNA运送到棉花细胞？,需要切割DNA的工具（分子手术刀）,需要连接DNA片断的工具（分子缝合针）,需要基因转移的工具（分子运输车）,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,基因载体,思考,1、限制性核酸内切酶（简称限制酶）,能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。,含义：,主要从原核生物中分离得到,来源：,磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键,作用部位：,有专一性。即一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,作用特点：,产生黏性未端,作用结果：,三、基因工程的工具,EcoRI,识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,限制酶在切断DNA时，可在切口处带有几个伸出的核苷酸，他们之间碱基正好互补配对，因此称这些片断为黏性末端。,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,3,5,3,3,5,5,5,3,要想获得某个特定性状的基因必须用限制性核酸内切酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端。,思考,2、DNA连接酶,两条链的骨架部分，形成磷酸二酯键,连接部位：,具有相同黏性末端的两个DNA片段连接起来，形成重组DNA分子。,结果：,用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要形成几个磷酸二酯键？,2个,用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？,4个,外源基因（如抗虫基因）怎样才能运送到受体细胞（如棉花细胞）？,需要“分子运输车”基因进入受体细胞的载体,思考,3、基因载体（运载体）,作为运载工具，将外源基因送入受体细胞。,作用：,条件：,能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存,有一个或多个限制酶切点，可使外源基因插入其中,具有某些遗传标记基因，以便进行筛选,对受体细胞无害,质粒（最常用）、噬菌体和某些动植物病毒,种类：,假如外源基因导入受体细胞后不能复制会怎样？作为载体如果没有限制酶切割位点将怎样？外源基因是否进入受体细胞，你如何去察觉？如果载体对受体细胞有害将怎样？,会在细胞增殖中丢失,外源的基因不可能插入,如果载体上有遗传标记基因，就可通过标记基因的表达来检测。,将影响受体细胞新陈代谢，进而使转入的外源基因也可能无法表达。,思考,四、基因工程的一般过程与技术,获取目的基因形成重组DNA分子将重组DNA分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞目的基因的表达,取出DNA,用限制酶切断DNA,目前被较广泛提取使用目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。,获取目的基因的方法,1、直接分离基因,2、人工基因合成法,直接合成法：已知某基因的序列的前提下,可以用化学方法合成或用PCR技术扩增大量获取目的因.(如胰岛素基因)想一想:还有其他的方法可以合成目的基因吗?,DNA合成仪,PCR扩增仪,目的基因与运载体结合-形成重组DNA,提取质粒并用限制酶切割,用连接酶将目的基因和质粒连接,将重组DNA导入受体细胞并扩增,将目的基因导入受体细胞,将受体细胞进行扩增,筛选含有目的基因的受体细胞,受体细胞是否具运载体特有的“标记基因”所控制的性状,检测依据：,目的基因的表达,是否有目的基因表达的产物,表达的依据：,1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（）A.定向提取生物体的DNA分子B.定向地对DNA分子进行“剪切”C.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物的遗传性状,D,2、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.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,3、人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（）A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测C.增加质粒分子的分子量D.便于与外源基因连接,B,4、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体（）A.细菌质粒B.噬菌体C.动植物病毒D.细菌核区的DNA,D,5、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的DNA片段，需使用（）,A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶,A,退出,
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