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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),基因工程,10/27/2024,1,基因決定性狀（一）,青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素,青霉素,基因決定性狀（二）,豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮,基因決定性狀（三）,家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用,定向基因改造設(shè)想,設(shè)想一,能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？,能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？,設(shè)想二,能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？,設(shè)想三,經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù),基因工程。,基因工程概念,基因工程：,在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和
2、“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出所需要的基因產(chǎn)物。,基因工程的別名,基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù),操作環(huán)境,生物體外,操作對(duì)象,基 因,操作水平,DNA分子水平,基本過程,剪切拼接導(dǎo)入表達(dá),結(jié)果,人類需要的基因產(chǎn)物,基因工程過程示意圖,從細(xì)胞中分離出DNA,限制酶截取DNA片斷,分離大腸桿菌中的質(zhì)粒,DNA重組,用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因,基因工程操作的工具,將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，,需要基因的剪刀,限制性內(nèi)切酶。,將目的基因與運(yùn)載體,DNA,連接，,需要基因的針線,DNA,連接酶。,將目的
3、基因運(yùn)入大腸桿菌，,需要基因的運(yùn)輸工具,運(yùn)載體。,限制性內(nèi)切酶,分布：,主要在微生物中。,特點(diǎn)：,特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。,結(jié)果：,產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。,舉例,：,大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之間切開。,一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。,DNA連接酶,連接酶的作用,：,將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的,DNA,分子。,連接的部位,：,磷酸二酯鍵，不是氫鍵。,運(yùn)載體,作用：,將外源基因送入受體細(xì)胞。,條件：,能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定
4、地保存。,具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。,具有某些標(biāo)記基因,種類：,質(zhì)粒,、噬菌體和動(dòng)植物病毒。,要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去。能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是,運(yùn)載體,。,質(zhì)粒的特點(diǎn),細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；,質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體；,最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；,存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；,質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無影響；,質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。,基因操作的基本步驟,提取目的基因,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,目的基因的檢測(cè)和表達(dá),提取目的基因,將需要的基因從供體生物的細(xì)胞內(nèi)提取出
5、來。,取 出DNA,用限制酶切斷DNA,目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。,提取目的基因的方法（一）,直接分離基因,鳥槍法,將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到受體生物的不同細(xì)胞中去。只要有一個(gè)細(xì)胞獲得了需要的目的基因并得以表達(dá)，基因工程就算成功了。,該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。,用限制酶切成許多片斷,提取目的基因的方法（二）,人工基因合成法,逆轉(zhuǎn)錄法：以信使,RNA,為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合
6、成,DNA(,基因,),。,直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使,RNA,核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因,DNA,的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。,DNA合成儀,PCR擴(kuò)增儀,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶的作用下連接形成,重組,DNA,分子,。,提取質(zhì)粒并用限制酶切割,用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并擴(kuò)增,基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。,導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的方法是借鑒細(xì)菌或者病毒
7、侵染細(xì)胞的途徑。通常還要對(duì)一些受體細(xì)胞進(jìn)行增大通透性的處理。,目的基因可以隨著受體細(xì)胞進(jìn)行快速的繁殖，在很短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的基因。,將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,將受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增,目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（一）,前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來。,細(xì)菌的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。,無表達(dá)產(chǎn)物,無表達(dá)產(chǎn)物,有表達(dá)產(chǎn)物,無表達(dá)產(chǎn)物,目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（二）,多細(xì)胞生物的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體，檢測(cè)這些個(gè)體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個(gè)體，保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。,例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。,The End,王光磊05610108,
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