第二章基因工程
基因工程(第二章答案)
第二章基因工程工具酶一、解释下列名词1、Restriｃtiｏn and ｍｏdificａｔion（限制与修饰）宿主特异性地降解外源遗传物质(DNA）得现象称为限制。
外源遗传物质通过甲基化等作用避免宿主得限制作用称为修饰。
２、 Matched enｄｓ（or cohesive ｅnｄ）（匹配末端或粘性末端)识别位点为回文对称结构得序列，经限制酶切割后,产生得相同得，互补得末端称为匹配粘端，亦即粘性末端３、 Blｕｎt ｅndｓ平末端。
在回文对称轴上同时切割DNＡ得两条链，产生得没有碱基突出得末端称为平末端。
4、Ｓtar ａctiｖiｔy星星活性。
在极端非标准条件下,限制酶能切割与识别序列相似得序列，这个改变得特殊性称星星活性。
5、 KlｅnoｗfrａｇｍeｎｔＫｌenow 片段。
KlｅnoｗDNA聚合酶就是E、col ｉＤNA polymｅrase 经蛋白酶（枯草杆菌蛋白酶)裂解而从全酶中除去5’——3’ 外切活性得多肽大片段,而聚合活性与3＇-—5' 外切活性不受影响.6、Rｅveｒse trａnsｃriｐtasｅ反转录酶。
即依赖于RNA 得ＤNA 聚合酶，它有５’--3＇合成DNA 活性,但就是无3’——５＇外切活性。
7、Ｔermiｎａｌｔransferaｓe（末端转移酶)8、Ligase连接酶。
催化DＮA 5' 磷酸基与3' 羟基之间形成磷酸二酯键，将两段核酸连接起来得酶。
9、T４polyｎuｃｌeｏtide kinase（T4多聚核苷酸激酶)催化AＴP得γ-磷酸基转移至ＤＮＡ或ＲNA 得5' 末端。
1０、Alkalｉne phosphatａse（碱性磷酸酶）催化除去ＤNＡ或RNA ５' 磷酸11、S1 ｎｕcleａse Sｌ核酸酶.可降解单链DNA 或RNA ，产生带5＇磷酸得单核苷酸或寡核苷酸双链;对dsＤＮA,dｓＲNA ，DNＡ：ＲNA杂交体不敏感。
《生物技术概论》1基因工程
二、目的DNA片段的获得
（三）DNA片段的化学合成 1.合成引物 2.合成DNA寡核苷酸连杆 3.合成基因片段
第二节 DNA重组
三、DNA片段的连接
（一）DNA连接酶 （二）DNA片段之间的连接 1. 互补黏性末端片段之间的连接 2.平末端DNA片段之间的连接 3.DNA片段末端修饰后进行连接 4. DNA片段加连杆或衔接头后连接
（六）基因可以通过复制把遗传信息传递给下 一代
第一节 基因工程概述
三、基因工程操作的基本技术路线
第一节 基因工程概述
四、基因工程研究最突出的优点
打破了常规育种难以突破的物种之间的界限， 可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物 之间，甚至人与其他生物之间的遗传信息进行 相互重组和转移。人的基因可以转移到大肠杆 菌（E.coli）中表达，细菌的基因可以转移到动 植物中表达。
第二章 基因工程
第一节 基因工程概述
一、基因工程的含义
按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外 DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种 性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，创 造出新的生物类型，这就是基因工程的基本含 义。
第一节 基因工程概述
二、基因工程研究的理论依据
（一）不同基因具有相同的物质基础 （二）基因是可以切割的 （三）基因是可以转移的 （四）多肽与基因之间存在对应关系 （五）遗传密码是通用的
质粒基因组、病毒（噬菌体）基因组、线粒体 基因组和叶绿体基因组也有少量的基因
第四节 目的基因的制备
二、分离目的基因的途径
（一）利用限制性内切核酸酶酶切法直接分离 目的基因
第二章 基因工程_PPT幻灯片
2. 目的基因与运载体结合
3. 将目的基因导入受体细胞
4. 目的基因的检测和表达
基中央
因电教
工馆资
程源中
心
28
提取目的基因
将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。
取出 DNA
基中央
因电教
用限制酶
工馆资
切断DNA
程源中
心
目前被较广泛 提取使用的目的基 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。
16
DNA连接酶的作用过程
基中央
因电教
工馆资
程源中
心
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DNA连接酶的作用过程
中
央
电
教
馆
资
源
中
心
18
DNA连接酶的作用原理
基中央
因电教
工馆资
程源中
心
19
3、运载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的基
因在乙生物体内进行表达，首先得将这个
基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基
因送入细胞的工具就是运载体。
基中央
因电教
工馆资
程源中
心
13
限制性内切酶作用过程
基中央
因电教
工馆资
程源中
心
14 点击播放
几种限制性内切酶
中
央
电
教
馆
资
源
中
心
15
2、DNA连接酶
连接酶的作用：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。
连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。
基中央
问题
第二章基因工程制药
第一节
概 述
基因工程技术诞生：20世纪70年代 现代生物技术的发展
基因工程：
应用DNA重组技术，按照人们的意愿，在基因水平上改变生物
遗传性，创造新的生物物种，通过工程化手段为人类提供有用产品
和服 务的技术。
一、基因工程技术生产药品的优点
1. 大量生产过去通过常规生化分离提取技术难以获得（富集）的 生理活性蛋白和多肽。 2. 提供足够数量的生理活性物质。
超声破碎法
四、固液分离
分离细胞碎片常用的方法有：
1. 离心沉淀：高速离心、超速离心 2. 膜过滤：微滤、超滤和反渗透
3. 双水相萃取：聚乙二醇-葡聚糖
聚乙二醇-无机盐
五、重组蛋白质的分离纯化
分离纯化主要依赖色谱分离方法。 色谱技术包括： 离子交换色谱、疏水色谱、反相色谱、亲和色谱、 凝胶过滤色谱、高效液相色谱等。
发夹结构 RNaseH S1核酸
4．cDNA克隆
质粒 入噬菌体 酶、 定向、A T克隆
化 学 法 电 击 转 染
5．将重组体导入宿主细胞 差示 抗体 抗性获得 抗性失活 显色
二、大肠杆菌中的基因表达
2．影响目的基因在大肠杆菌中表达的因素
（1）外源基因的拷贝数 （2）启动子的强弱 （3）SD序列的有效性 （4）SD与ATG的间距 （5）密码子的组成（偏爱性） （6）产物的稳定性 （7）产物对宿主的影响
二、大肠杆菌中的基因表达
3．表达形式
（1）融合蛋白，增强稳定性。 （2）非融合表达。
五、重组蛋白质的分离纯化
3. 亲和层析： 是利用固定化配体与目的蛋白质之间非 常特异的生物亲和力进行吸附，这种结合既 是特异的，又是可逆的，改变条件可以使这 种结合解除。
基因工程(第二章答案)
第二章基因工程工具酶一、解释下列名词1.Restriction and modification（限制与修饰）宿主特异性地降解外源遗传物质（DNA）的现象称为限制。
外源遗传物质通过甲基化等作用避免宿主的限制作用称为修饰。
2. Matched ends(or cohesive end)（匹配末端或粘性末端）识别位点为回文对称结构的序列，经限制酶切割后，产生的相同的，互补的末端称为匹配粘端，亦即粘性末端3. Blunt ends平末端。
在回文对称轴上同时切割DNA 的两条链，产生的没有碱基突出的末端称为平末端。
4. Star activity星星活性。
在极端非标准条件下，限制酶能切割与识别序列相似的序列，这个改变的特殊性称星星活性。
5. Klenow fragment Klenow 片段。
Klenow DNA 聚合酶是E.coli DNA polymerase 经蛋白酶（枯草杆菌蛋白酶）裂解而从全酶中除去5'--3' 外切活性的多肽大片段，而聚合活性和3'--5' 外切活性不受影响。
6.Reverse transcriptase反转录酶。
即依赖于RNA 的DNA 聚合酶，它有5'--3' 合成DNA 活性，但是无3'--5' 外切活性。
7.Terminal transferase（末端转移酶）8.Ligase连接酶。
催化DNA 5' 磷酸基与3' 羟基之间形成磷酸二酯键，将两段核酸连接起来的酶。
9.T4 polynucleotide kinase（T4多聚核苷酸激酶）催化ATP 的γ-磷酸基转移至DNA 或RNA 的5' 末端。
10.Alkaline phosphatase（碱性磷酸酶）催化除去DNA 或RNA 5' 磷酸11.S1 nuclease Sl 核酸酶。
可降解单链DNA 或RNA ，产生带5' 磷酸的单核苷酸或寡核苷酸双链；对dsDNA ，dsRNA ，DNA:RNA 杂交体不敏感。
基因工程-第二章--基因克隆所需的工具酶
常用限 制性内 切酶种 类及特 性
2010-11-8
苏州科技学院生物系
叶亚新
2010-11-8
苏州科技学院生物系
叶亚新
6、限制性内切酶的星号活性
在某些反应条件下，限制酶识别顺序的 特异性可能发生变化，结果一种限制酶 酶切同一种DNA片断会产生新的酶切位点， 得到不同的酶切片断，这就是限制酶的 星号活性（ activity） 星号活性（star activity） EcoR 1 GAATTC---- AATT
第二章 基因克隆所需的工具酶
限制性内切酶—主要用于DNA分子的特异切割 限制性内切酶 DNA甲基化酶 甲基化酶—用于DNA分子的甲基化 DNA甲基化酶 核酸酶—用于DNA和RNA的非特异性切割 核酸酶 核酸聚合酶—用于DNA和RNA的合成 核酸聚合酶 核酸连接酶—用于DNA和RNA的连接 核酸连接酶 核酸末端修饰酶—用于DNA和RNA的末端修饰 核酸末端修饰酶 其它酶类--用于生物细胞的破壁，转化，核酸纯化，检测等 其它酶类
2010-11-8
苏州科技学院生物系
叶亚新
四．限制酶的特点
1. 识别顺序和酶切位点 识别４ １）识别４-8个相连的核苷酸 MboI NGATCN； NGATCN；AvaII GG(A/T)CC Bam HI GGATCC； GGATCC；PpuMI PuGG(A/T)CCPy Not I GCGGCCGC； GCGGCCGC； SfiI GGCC N N N N N GGCC N’ N N N CCGG N N’N’N’N’ CCGG Fok I 5 -ＧＧＡＴＧ(Ｎ)9-3’ 5’-ＧＧＡＴＧ( )93’-ＣＣＴＡＣ(Ｎ)13-5’ 外侧，产生５’-端突 -ＣＣＴＡＣ( )13- 外侧，产生５ 起 富含ＧＣ ２）富含ＧＣ
第二章.基因工程主要技术原理-研究DNA-蛋白质互作的方法
2.6.2 DNasel足迹试验 尽管凝胶阻滞试验能够揭示出在体内发生的DNA蛋白质之间 相互作用的有关信息，然而它却无法确定两者结合的准确部 位 。 要 解 答 这 个 问 题 ， 则 需 要 应 用 DNasel 足 迹 试 验 （footprinting assay）。它是一类用于检测与特定蛋白质结合
切割产生的不同长度DNA片段组成的序列梯度条带。但是，如果有一 种蛋白质已经结合到DNA分子的某一特定区段上，那么它就将保护这 一区段的DNA免受DNasel的消化作用，因而也就不可能产生出相应长 度的切割条带。所以在电泳凝胶的放射自显影图片上，相应于蛋白质 结合的部位是没有放射标记条带的，出现了一个空白的区域，人们形 象地称之为“足迹” 。基Βιβλιοθήκη 工程第二章 基因工程技术原理
基因工程
第二章 基因工程技术原理
足迹试验的优点 可以形象地展示出一种特殊的蛋白质因子同特定DNA片段 之间的结合区域。如果使用较大的DNA片段，通过足迹试 验便可确定其中不同的核苷酸序列与不同蛋白质因子之间 的结合位点的分布状况。如同凝胶阻滞试验一样，也可以 加入非标记竞争DNA，来消除特定的足迹，据此确定其核 酸序列的特异性。
基因工程
第二章 基因工程技术原理
2.6.4 体内足迹试验
上面所讨论的这三种方法有一个共同的不足之处，即它们都是在体外进 行的试验。因此人们自然会问，这些结果能够确切地反映活细胞内发生 的DNA一蛋白质相互作用的真实情况吗？为了解答这个问题，科学工作 者又设计出了一种体内足迹试验体系。然而究其实质而言，这种技术无
使用竞争DNA，可间接阐明体内的DNA与蛋白质的相互作用。如，使用 一种具有与已知转录因子结合位点的竞争DNA，就可以判断检测到的蛋白 质是否属于此类转录因子，或是与之相关的其它转录因子；如果事先引入 突变，可以检测突变对其与转录因子结合作用的影响。
基因和基因组及基因工程的概念
圆形种子＋皱形种子 杂交第一代(均为圆形) 回交 圆形豆 皱形豆 5474粒 1850粒 3 ： 1
摩尔根果蝇杂交试验
有4对染色体，一对小粒状，2对V形，一对呈棒状XX或XY（性染色体） X1X2（红眼）+XWY（白眼） （野生型） （突变型） 杂交子一代（雌雄均为红眼） X1XW， X1Y ， X2XW，X2Y X1X1，X1Y，XWX1，XWY，X2X1，X2Y，XWX2，XWY ¼为红眼雄性及白眼雄性
5、重复序列及重复基因
几乎所有的真核细胞（酵母除外）的基因组DNA中都具有重复序列（repeated sequence）,它无转位移动能力，因此它区别于转位作用的IR（inverted repeat）。IR是指序列的重复性。但无基因序列的交叉重叠性，故不同于重叠基因序列。重复序列可分为四种类型： 不重复序列，是唯一的序列，只有一个拷贝。 低度重复序列，一般有1-10个拷贝。 中度重复序列，有数十至数万（105）拷贝。如图2-9、2-10 高度重复序列 拷贝数可达106以上,包括卫星DNA、高丰度SINE家族的Alu序列 。
第二章 基因和基因组及基因工程的概念
添加标题
第一节 基因的概念
01
添加标题
第二节 基因组
02
添加标题
第三节 基因工程的定义和研究内容
03
添加标题
第四节 基因工程的发展史
04
第一节 基因的概念
01.
生物技术制药-第二章-基因工程制药(201309-201401-2)
7、目的cDNA克隆的分离和鉴定
cDNA克隆示意图
mRNA
逆转录酶
ss-DNA
DNA聚合酶I Klenow片段
ds-cDNA 核酸酶S1
ds-cDNA
二、逆转录－聚合酶链反应法（RT-PCR）
1985，PCR发明以后，RT-PCR得到了广泛的应用。
特异引物 mRNA 逆转录酶 ss-DNA PCR 目的cDNA链
优点：表达产物可由重组转化细胞分泌到培养 液中，纯化容易。产物是糖基化的接近天然物。 缺点：生长慢，生产率低，培养条件苛刻，费 用高，培养液浓度稀。
二、大肠杆菌体系中的基因表达
（一）表达载体 表达载体必须具备的条件
（1）载体能独立地进行复制 (复制起点，ori)
（2）应具有灵活的克隆位点和方便的筛选标记
核酸酶S1
第三节 目的基因的获得
克隆真核基因常用方法：逆转录法和化学合 成法。（不能直接分离？）
一、逆转录法
逆转录法就是先分离纯化目的基因的mRNA，再 反转录成 cDNA，然后进行 cDNA 的克隆表达。 cDNA与模板mRNA序列严格互补，而不含内含子。
逆转录法的步骤
1、mRNA的纯化 2、cDNA第一链的合成 3、cDNA第二链的合成 4、cDNA克隆
利用基因工程技术生产药品的优点：
（1）可以大量生产过去难以获得的生理活性蛋 白和多肽； （2）可以提供足够数量的生理活性物质；
（3）利用基因工程技术可以发现、挖掘更多的
内源性生理活性物质；
（4）基因工程和蛋白质工程进行改造和去除 内源性生理活性物质的不足之处。 （5）利用基因工程技术可获得新型化合物，
又分为普通表达载体和精确表达载体
基因工程知识点全
第一章基因工程概述1.什么是基因工程，基因工程的基本流程基因工程（Genetic engineering）原称遗传工程。
从狭义上讲，基因工程是指将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并表达出新的性状。
因此，供体、受体和载体称为基因工程的三大要素。
1.分离目的基因2.限制酶切目的基因与载体3.目的基因和载体DNA在体外连接4.将重组DNA分子转入合适的宿主细胞,进行扩增培养5.选择、筛选含目的基因的克隆6.培养、观察目的基因的表达第二章基因工程的载体和工具酶1. 基因工程载体必须满足哪些基本条件具有对受体细胞的可转移性或亲和性。
具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点。
具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点。
具有合适的筛选标记。
分子量小，拷贝数多。
具有安全性。
2. 质粒载体有什么特征，有哪些主要类型1、自主复制性2、可扩增性3、可转移性4、不相容性主要类型有1.克隆质粒2.测序质粒3.整合质粒4.穿梭质粒5.探针质粒6.表达质粒3. 质粒的构建（1）删除不必要的 DNA 区域，尽量缩小质粒的分子量，以提高外源 DNA 片段的装载量。
一般来说，大于20Kb 的质粒很难导入受体细胞，而且极不稳定。
（2）灭活某些质粒的编码基因，如促进质粒在细菌种间转移的 mob 基因，杜绝重组质粒扩散污染环境，保证 DNA 重组实验的安全，同时灭活那些对质粒复制产生负调控效应的基因，提高质粒的拷贝数（3）加入易于识别的选择标记基因，最好是双重或多重标记，便于检测含有重组质粒的受体细胞。
（4）在选择性标记基因内引入具有多种限制性内切酶识别及切割位点的 DNA序列，即多克隆接头（Polylinker），便于多种外源基因的重组，同时删除重复的酶切位点，使其单一化，以便环状质粒分子经酶处理后，只在一处断裂，保证外源基因的准确插入。
（5）根据外源基因克隆的不同要求，分别加装特殊的基因表达调控元件。
食品生物技术复习资料.doc
第一章绪论•生物技术—定义为“红色生物技术”、“绿色生物技术”和“灰色生物技术”三类。
“红色生物技术”是指生物制药技术,“绿色生物技术”是指农业和食品生物技术,而“灰色生物技术”是指工业、环保生物技术。
•食品生物技术---现代食品生物技术的作用•一食品原料和食品微生物的改良，提高食品的营养价值及加工性能；•二生产各种功能食品有效成份、新型食品添加剂；•三可直接应用于食品生产过程的物质转化；•四工业化生产预定食品或食品功能成分。
第二章基因工程4个问题：1.什么是基因工程——基因工程的概念在体外通过人工剪、接，将不同来源的DNA分子组成一个杂合DNA分子(DNA分子重组体)，然后导入宿主细胞去复制扩增或表达。
因为通过人工设计,得到一定的设计方案，故称为基因工程.由于整个操作在分子水平上进行，所以也称分子克隆。
基因工程的基本特点是，分子水平操作，细胞水平表达。
2. 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术（涵盖3大理论和3大技术准备）四．基因工程3大理论，3大技术准备：（一）理论上的3大发现：1. 20世纪40年代，Avery发现了生物遗传物质的化学本质是DNA。
超越时代的科学成就往往不易被人们接受，Avery当时并未赢得阵阵掌声，他的论文事隔10年以后才公开发表。
2. 20世纪50年代，Watson-crick提出了DNA结构的双螺旋结构模型，搞清楚了生物遗传物质的分子机制。
3. 20世纪60年代，确定了遗传信息的传递方式：DNA→RNA→Pr,破译了全部遗传密码，43。
1．“基因剪刀”－限制性内切酶的发明2．载体(“交通工具车子”)－将质粒作为基因工程载体使用3．逆转录酶3.怎样进行基因工程——3大步骤（DNA体外重组，重组DNA如何进行扩增和表达，基因工程后处理）4. 基因工程的应用和前景（一）基因（gene）基因------从化学上来说，指的是一段DNA或RNA顺序，该顺序可以产生或影响某种表型（genotype，phenotype）；从遗传学上来说，基因代表一个遗传单位，一个功能单位，一个突变单位。
生物技术概论_基因工程
PvuII等酶切产生的平末端
5’…G-C-T-C-A-G-C-T-G-G-A-G…3’
3’…C-G-A-G-T-C-G-A-C-C-T-C…5’
PvuII 37℃
5’…G-C-T-C-A-G-OH 3’…C-G-A-G-T-C-P
P-C-T-G-G-A-G…3’ HO-G-A-C-C-T-C…5’
4、限制性内切核酸酶反应系统 反应底物 内切酶 反应缓冲液 适当的温度
5、酶切方法
单酶切方法
一个酶切反应体系 （20μ L）： 离心2S→保温1-3h（30 度或37度） →终止反应
无菌重蒸水：13μ L， 缓冲液（10×）：2μ L 底物DNA： 4μ L
（65水浴中保温1015min，或乙醇沉淀处 理，或者先用酚处理后再
（2）T4噬菌体的连接酶：连接粘性末端、齐 平末端
功用：DNA重组中促使载体与DNA连接
具互补粘性末端片段之间的连接
具平末端DNA片段之间的连接
DNA片段末端修饰后进行连接
DNA片段加连杆后或加衔接头连接
二、 基因克隆载体
基因克隆载体的含义
能够承载外源基因，并将其带入受体细胞得以相对稳定维持
什么是限制性内切酶？
命名原则？
由1973年H.O Smith和D. Nathans提议的命名系统 由三部分构成，即菌种名、菌系编号、分离顺序。
1、用属名的第一个字母（大写，斜体）和种名的头两个字母 （小写，斜体）组成3个字母的略语表示寄主菌的物种名。
大肠杆菌（Escherichia coli）用Eco表示； 流感嗜血菌（Haemophilus influenzae）用Hin表示。
（二）基因工程研究的理论依据（为何可对基因进行
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T
A
G
C
C
G
一条脱氧核苷酸链
DNA的双螺旋结构
A C A A C
T G T T G
DNA双螺旋结构 的主要特点
（1）DNA分子是由两条反 向平行的脱氧核苷酸长链 盘旋而成的。
（2）DNA分子中的脱氧核 糖和磷酸交替连接，排列 在外侧，构成基本骨架； 碱基在内侧。 （3）两条链上的碱基通 过氢键连结起来，形成碱 基对，且遵循碱基互补配 对原则。A＝T、G≡C
二 原核和真核宿主表达系统
1 基因的三个特性 基因可以自我复制 基因决定性状 基因可以突变 2 分类和结构： 结构基因：一条基因决定一条多肽链 调控基因：调节控制结构基因表达
原核细胞的基因结构
非编码区
编码区上游 编码区
非编码区
编码区下游
编码蛋白质 (编码序列) 调控遗传信息的表达 (调控序列)
真核细胞的基因结构
非编码区 编码区 非编码区 编码区下游
外显子 内含子 (能编码蛋白质) (不能编码蛋白质) 调控遗传信息的表达 (调控序列)
原核生物
真核生物
原核生物表达宿主：大肠杆菌、枯草芽孢杆 菌、谷氨酸棒状杆菌、链霉菌
真核生物表达系统： 低等真菌：酿酒酵母、乳酸克士酵母、 巴氏毕赤酵母 高等细胞培养系：昆虫、植物和哺乳动 物细胞系
基因工程过程示意图
①从细胞中分 离出DNA
③ ①
②限制酶截取 含有目的基因 的DNA片断 ③改造质粒或 病毒获取载体 ④ DNA重组
②
④
⑤
⑥
⑤用重组DNA 导入受体细胞 ⑥克隆基因的筛 选和检测
二 基因工程的发展历史
1 诞生：导致基因工程诞生的是分子生物学 领域的理论上的三大发现和技术上的三大发 明
第二节 基因工程的遗传学基础
一 生物学中心法则 二 原核和真核宿主表达系统 三 DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译 四 基因工程主要工具酶
一
生物学中心法则
转录 表达
DNA
mRNA
蛋白质
基因对性状的控制
1.通过控制蛋白质分子的结构来影响性状
2.通过控制酶的合成来控制代谢过程，从 而控制生物性状
理论上的三大发现 技术上的三大发明
我们应该记住他们—— 1.第一个实现DNA重组的人－Berg 1972 年 ， Berg 用 E.coRⅠ 切 割 SV40DNA 和 λ phageDNA，经过连接组成重组的DNA分子。Berg 是第一个实现DNA重组的人。 2.第一个取得基因工程成功的人－Cohen 1973年，Cohen Group将E.coli的tetr 质粒psclol 和nersrR6-3质粒体外限制酶切割，连接成一个新的质 粒，转化E.coli，在含四环素和新霉素的平板上筛选出 了terrNer,实现了细菌遗传性状的转移。这是基因工程 史上的第一个克隆化并取得成功的例子，这一年被定 为基因工程诞生的元年。
三 基因工程的特点和意义
（1） 特点：
跨物种性-外源基因到另一种不同的生物细胞内进
行繁殖。如人的胰岛素基因可以转移到大肠杆菌上
表达。
无性扩增-外源DNA在寄主细胞内可大量扩增，和 高水平表达。 （2） 意义：基因工程是按照人的意志定向培育生物 新品种、新类型乃至创造自然界从未有过的新生物 的最佳途径。基因工程是现代新技术革命的标志。
资料二：蛛丝是自 然界最奇特的物质 之一，它具有极强 的韧度，其韧度是 同样直径钢材的好 几倍。但与家蚕不 同，蜘蛛不能家养， 因为它们会互相吞 食，所以不可能建 立人工饲养蜘蛛的 农场。30多年来， 科学家们一直试图 找到利用其他生物 体来制造蛛丝的办 蜘蛛能够吐出蛛丝 法。
资料三 以往，治疗糖尿 病的胰岛素是从动 物胰腺中提取的， 从100千克猪、牛 等动物的胰腺只能 提取3－4克胰岛素， 治疗一个患者需宰 杀40－50头牛， 这种药物的造价就 可想而知了。
在这个过程中：
1.“基因剪刀” 剪取DNA的酶就像一把“基因剪刀”
2.“缝纫针”
连接不同来源DNA分子的酶就像一根“缝纫针”， 使二者连在一起 3.“交通工具” 使用载体好比一辆车子
4.“乘客”
有用基因如IL2 好比使乘客，车子把乘客送进理 想天堂（宿主细胞）去繁衍生息，春华秋实，生产我们需 要的产品或开展基因治疗（IL2/LAK→抗癌）。
基因克隆(gene cloning);
分子克隆(molecular cloning);
基因操作(gene manipulation);
重组DNA技术(recombination DNA technique)
基因工程核心技 基因拼接技术或DNA重组技术 术 操作环境 生物体外 操作对象 基 因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 结果 人类需要的基因产物 实质 基因重组
一 基因工程的含义 是指在基因水平上，采用与工程设计十分 类似的方法，按照人类的需要进行设计，然 后按设计方案创建出具有某种新的性状的生 物新品系，并能使之稳定地遗传给后代。
基因工程(gene engineering)常和以下名 称混用:
遗传工程(genetic engineering);
第二章
基因工程
目 录
第一节 基因工程的含义及其发展历史
第二节 基因工程的遗传学基础
第三节 基因操作的主要过程及相关技术
资料分析引入
资料一：目前， 全球的氮肥生 产耗费世界总 电力的3%-4%， 且农作物只能 吸收氮肥的 1/10,造成了大 面积土壤和水 质的污染。 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮
微生物可以有分泌产物， 且微生物繁殖速率快
定向基因改造设想
设想一
设想二 设想三
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”蛛丝？ 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。
第一节 基因工程的含义及其发展历史
三 DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译
由DNA控制的蛋白质合成涉及两个基本过程：
第一步，DNA的遗传信息转录到mRNA中，发生在细 胞核中； 第二步，将mRNA的信息翻译成蛋白质的氨基酸序 列，在细胞质中进行。
原核生物中遗传信息的转录和翻译则简单一些
DNA的分子结构
A
氢键