基因工程的原理和技术(浙科版)

无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
多细胞生物的检测： 多细胞生物的检测： 将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完 整个体，检测这些个体是否表现出相应的性状 是否表现出相应的性状。 整个体，检测这些个体是否表现出相应的性状。 例：抗虫棉检测 用棉铃饲喂棉铃虫， 用棉铃饲喂棉铃虫， 如虫吃后不出现中毒症状， 如虫吃后不出现中毒症状， 说明未摄入目的基因或摄 入目的基因未表达。 入目的基因未表达。 如虫吃后中毒死亡， 如虫吃后中毒死亡， 则说明摄入了抗虫基因并 得到表达。 得到表达。
载体 质粒） （质粒） DNA分子 DNA分子 含目的基因） （含目的基因）
同种 限制酶切割 带有粘性末 端的切口 带有相同粘性末 端的目的基因 DNA连接酶 DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒） 重组DNA分子（重组质粒） DNA分子
目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？ 目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？
1.将目的基因导入微生物细胞 1.将目的基因导入微生物细胞 常用： 常用：大肠杆菌
CaCl2处理受体细胞 增加细菌细胞壁的通透性
2.将目的基因导入植物细胞－ 2.将目的基因导入植物细胞－双子叶植物 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法
3.将目的基因导入植物细胞－ 3.将目的基因导入植物细胞－单子叶植物 将目的基因导入植物细胞 基因枪法
1.2 . 基因工程的原理和技术
二、基因操作的基本步骤
1. 获取目的基因 形成重组DNA DNA分子 2. 形成重组DNA分子 将重组DNA DNA分子导入受体细胞 3. 将重组DNA分子导入受体细胞 4.筛选含有目的基因的受体细胞 4.筛选含有目的基因的受体细胞 5.目的基因的表达 5.目的基因的表达
受体细胞？ 受体细胞？
目的基因表达载体
体外显微注射入受精卵 主要原理：利用显微操作系统将外源目的基因直接注 主要原理： 入到受精卵的原核中。 入到受精卵的原核中。 再通过胚胎移植技术将整合有外源基因的受精卵移 植到受体动物的子宫内发育，从而获得转基因动物。 植到受体动物的子宫内发育，从而获得转基因动物
第五步： 第五步：目的基因的表达
表达成功的标志：是否有目的基因表达的产物 表达成功的标志：是否有目的基因表达的产物
细菌的检测： 细菌的检测： 将每个受体细胞单独培养形成菌落， 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落 是否有目的基因的表达产物。 中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的 菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。 菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。
（多选）某DNA分子中含有某限制性核酸内切酶的一个 多选） DNA分子中含有某限制性核酸内切酶的一个 识别序列，用该限制酶切割该DNA分子， DNA分子 识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两 DNA片段是 片段是（ 个DNA片段是（ CD ）
基因工程中,需使用限制酶切割目的基因和质粒, 基因工程中,需使用限制酶切割目的基因和质粒,便于重组 和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是— GATCC— 和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制 酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。 的识别序列和切点是— GATC—
化学方法合成 （1）反（逆）转录法 （2）根据已知的氨基酸序列，人工合成 根据已知的氨基酸序列， 蛋白质的氨基酸序列
推测
mRNA的核苷酸序列 mRNA的核苷酸序列
推测
目的基因的核苷酸序列
化学合成
目的基因
利用PCR技术扩增目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 PCR PCR，即聚合酶链式反应，是在生物体 ， 聚合酶链式反应， 外复制特定DNA片段的核酸合成技术。可以 片段的核酸合成技术。 外复制特定 片段的核酸合成技术 获得大量的目的基因。 获得大量的目的基因。
第五步： 第五步：目的基因的表达
利用外源基因在受体细胞中表达， 利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所 需要的产品。 需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了 在受体细胞中表达的是 （ D） A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 DNA D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
注意： 注意： 一般情况下，在形成重组DNA分子过程中， 一般情况下，在形成重组DNA分子过程中， DNA分子过程中 需要用相同的限制性内切酶 同一种或同两种） 相同的限制性内切酶（ 需要用相同的限制性内切酶（同一种或同两种） 来酶切目的基因和质粒。 来酶切目的基因和质粒。
根据上图情况， 质粒和目的基因应该如何切割？ 根据上图情况 ， 质粒和目的基因应该如何切割 ？ 质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ 质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
基本原理： 基本原理：通过动力系统将带有基因的金属颗粒 金粒或钨粒），以一定的速度射进植物细胞。 ），以一定的速度射进植物细胞 （金粒或钨粒），以一定的速度射进植物细胞。 具有一次处理多个细胞的优点，但转化效率较低。 具有一次处理多个细胞的优点，但转化效率较低。
4.将目的基因导入植物细胞 4.将目的基因导入植物细胞 花粉管通道法
主要原理： DNA沿着形成的花粉管通 主要原理：授粉后使外源 DNA沿着形成的花粉管通 进入并整合到受精卵或早期胚胎细胞的基因组中。 道，进入并整合到受精卵或早期胚胎细胞的基因组中。 可以应用于任何开花植物。 可以应用于任何开花植物。
5.将目的基因导入动物细胞 5.将目的基因导入动物细胞 显微注射技术
第四步： 第四步：筛选含有目的基因的受体细胞
DNA上的 （1）筛选、检测的依据：重组DNA上的标记基因 ）筛选、检测的依据：重组DNA上的标记基因 （2）筛选的方法： ）筛选的方法： 1.利用抗生素抗性基因： 1.利用抗生素抗性基因： 利用抗生素抗性基因 （在培养基中加入相应的抗生素“选择培养基”） “选择培养基” 2.利用荧光基因： 2.利用荧光基因： 利用
最大的缺点： 最大的缺点： 带有很大的盲目性， 带有很大的盲目性，工 作量大，成功率低。 作量大，成功率低。
下列属于获取目的基因的方法的是( 下列属于获取目的基因的方法的是 利用mRNA术扩增 ④利用 技术扩增 利用DNA转录 ⑤利用 转录 ⑥人工合成 A．①②③⑤ B．①②⑤⑥ ． ． C．①②③④ D．①②④⑥ ． ．
D)
下列获取 B.利用 利用PCR技术扩增目的基因 利用 技术扩增目的基因 C.反转录法 反转录法 D.通过 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成 通过 合成仪利用化学方法人工合成 B、C
第二步：形成重组 分子（ 第二步：形成重组DNA分子（核心） 分子 核心）
载体-载体连接物 载体-载体连接物
目的基因目的基因-载体连接物 重组DNA DNA） （重组DNA） 目的基因目的基因-目的基因连接物
一个DNA分子用限制性核酸内切酶切割， 一个DNA分子用限制性核酸内切酶切割，获得一 DNA分子用限制性核酸内切酶切割 个目的基因。有几个磷酸二酯键被水解（ 个目的基因。有几个磷酸二酯键被水解（ D ） A ．1 B． B ．2 C． C ．3 D． D ．4
模板、 模板、引物 原料、 原料、酶
目的基因 的扩增呈 指数形式 指数形式 扩增（ 扩增（2n）
循环 细胞中的DNA酶切为许多片段， DNA酶切为许多片段 将供体生物细胞中的DNA酶切为许多片段，再用运 载体分别将这些片段运载到受体细胞中。 载体分别将这些片段运载到受体细胞中。 许多细胞一起包含了该生物全部基因组序列， 许多细胞一起包含了该生物全部基因组序列，这样 一个集合体叫做基因。 一个集合体叫做基因。 基因
第三步： 第三步：将目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞： 常用的受体细胞： 大肠杆菌、枯草杆菌、 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物 细胞等。 细胞等。
• 细菌质粒 — — • • • •
细菌 酵母质粒 — — 酵母 噬菌体 — — 细菌 动物病毒 — — 动物细胞 植物病毒 — — 植物细胞
第一步： 第一步：获取目的基因
1.目的基因： 1.目的基因：编码蛋白质的基因 目的基因 2.目的基因的获取途径： 2.目的基因的获取途径： 目的基因的获取途径
1、目的基因序列已知: 通过化学方法人工合成 、目的基因术 、 技术 （目的基因的扩增，获取大量目的基因的方法） 目的基因的扩增，获取大量目的基因的方法）
科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因 与大肠杆菌的质粒DNA分子重组，并且在大 分子重组， 与大肠杆菌的质粒 分子重组 肠杆菌体内获得成功表达， 肠杆菌体内获得成功表达，它们彼此能结合 的依据是 D A．基因自由组合定律 ． B．半保留复制原则 ． C．基因分离定律 ． D．碱基互补配对原则 ．
现有一长度为1000碱基对(by） DNA分子， 现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制 1000碱基对(by 分子 性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by。 性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by。 Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子 单独酶切得到400by 两种长度的DNA分子。 用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子。 EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的 同时酶切后得到200by 用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的 DNA分子 分子。 DNA分子。 该DNA分子的酶切图谱正确的是（ D ） DNA分子的酶切图谱正确的是（ 分子的酶切图谱正确的是