高中生物 基因工程 ppt 课件
合集下载
人教版生物必修二《6.2 基因工程》课件 (共56张PPT)
”.
1.概念:PCR即“聚合酶链式反应”,是一种在生 物体外复制特定DNA片断的技术. 2.原理:DNA的半保留复制.
3.过程:(见图). 4.优点:大量获取目的基因.(指数式扩增, 近2n)
步骤一：目的基因的获取
▲什么叫目的基因? 主要是指编码蛋白质的结构基因.
▲获取目的基因的途径有哪些”DNA片段, 导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有 这种生物的不同的基因,称为基因步骤三：将目的基因导入受体细胞
▲什么叫转化?
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细 胞内维持稳定(如复制)和表达(即转录、翻译为 特定蛋白质及表现特定性状等)的过程.
▲受体细胞是指什么?它包括哪些细胞?
▲提示: 注意,目的基因是随着基因表达载体被导入受体 细胞的,而不是被单独导入的.
1.将目的基因导入植物细胞----农杆菌转化法.
目的基因
获取目的基因后,能直接导入受体细胞吗? 如何将目的基因导入受体细胞呢?
必须借助载体!
怎样借助载体将目的 基因导入受体细胞呢? 必须把目的基因“装 到”载体上! 如何装?
步骤二：基因表达载体的构建.（核心） ▲什么是“基因表达载体”? 就是已经装上了(含有)目的基因的载体.
▲基因表达载体的构建步骤. ----见课文.
如一个抗虫或抗 病的目的基因导入 植物细胞后，是否 赋予抗虫或抗病特 性，需要做抗虫或 抗病的接种实验， 以确定是否具有抗 性以及抗性的程度。
2.看左图回答: 基因表达载体 由哪些部分组 成?___________.
3.启动子:有特殊结构的DNA片断,位于目的基因 的首端,是RNA聚合酶的识别和结合的部位.有它 才能驱动目的基因转录出MRNA.最终获得蛋白质.
4.终止子:位于目的基因的端尾端.作用是终止 转录.
1.概念:PCR即“聚合酶链式反应”,是一种在生 物体外复制特定DNA片断的技术. 2.原理:DNA的半保留复制.
3.过程:(见图). 4.优点:大量获取目的基因.(指数式扩增, 近2n)
步骤一：目的基因的获取
▲什么叫目的基因? 主要是指编码蛋白质的结构基因.
▲获取目的基因的途径有哪些”DNA片段, 导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有 这种生物的不同的基因,称为基因步骤三：将目的基因导入受体细胞
▲什么叫转化?
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细 胞内维持稳定(如复制)和表达(即转录、翻译为 特定蛋白质及表现特定性状等)的过程.
▲受体细胞是指什么?它包括哪些细胞?
▲提示: 注意,目的基因是随着基因表达载体被导入受体 细胞的,而不是被单独导入的.
1.将目的基因导入植物细胞----农杆菌转化法.
目的基因
获取目的基因后,能直接导入受体细胞吗? 如何将目的基因导入受体细胞呢?
必须借助载体!
怎样借助载体将目的 基因导入受体细胞呢? 必须把目的基因“装 到”载体上! 如何装?
步骤二：基因表达载体的构建.（核心） ▲什么是“基因表达载体”? 就是已经装上了(含有)目的基因的载体.
▲基因表达载体的构建步骤. ----见课文.
如一个抗虫或抗 病的目的基因导入 植物细胞后，是否 赋予抗虫或抗病特 性，需要做抗虫或 抗病的接种实验， 以确定是否具有抗 性以及抗性的程度。
2.看左图回答: 基因表达载体 由哪些部分组 成?___________.
3.启动子:有特殊结构的DNA片断,位于目的基因 的首端,是RNA聚合酶的识别和结合的部位.有它 才能驱动目的基因转录出MRNA.最终获得蛋白质.
4.终止子:位于目的基因的端尾端.作用是终止 转录.
人教版高中生物选修3课件：专题1 基因工程 (共36张PPT)
该方法是根据碱基互补配对原则， 把互补的双链DNA解开，把单链的DNA 小片段用同位素、荧光分子或化学发 光剂等进行标记，之后同被检测的DNA 中的同源互补序列杂交，从而检出所 要查明的DNA或基因。
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
目的基因的检测示意图
检测目的基因是否转录出了mRNA
过程:用上述探针和转基因生物的 mRNA杂交，若出现杂交带，表明目 的基因转录出了mRNA.
为具有新性状的动物
Ca2＋
微生 物细
胞
处理 增大 细胞 壁通
原核 细胞 或酵 母菌
透性
用Ca2＋处理细胞→感受 态细胞→重组表达载体 DNA分子与感受态细胞 混合→感受态细胞吸收
4.目的 基因的 检测与 鉴定
1.3 应用
一、基因工程的应用、安全性和生物武器 1．基因工程的应用 (1)动物:提高生长速度从而提高产品产量; 改善畜产品品质;生产药物;器官移植供体等 (2)植物:抗虫植物、抗病植物和抗逆植物; 利用转基因改良植物的品质. (3)基因诊断:采用基因检测的方法来判断患 者是否出现了基因异常或携带病原体。 (4)基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺 陷基因的治疗方法.
中心法则
复 制
DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
逆转录
蛋白质工程与基因工程的比较
项目 蛋白质工程
基因工程
预期蛋白质功
能→设计蛋白 目的基因的获取
质结构→推测 →基因表达载体
区 过 氨基酸序列→ 的构建→将目的
别
程
推测脱氧核苷 基因导入受体细 酸序列→合成 胞→目的基因的
DNA→表达 检测与鉴定
出蛋白质
D.多次重复.
PCR技术扩增与DNA复制的比较
PCR技术
DNA复制
高中生物基因工程课件
毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病，如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等，降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因，与适 当的恒定区基因融合，在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度，促进利益相关方的对话 和协商，共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调，共同制定国际性的伦理准 则和法律法规，促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物，提高植 物的固氮能力，减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药，减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造，提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理，通过改变生物体的基因组， 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代，当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶，为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量，降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物，用于土壤修复。
高中生物PPT课件基因工程原理
基因工程的原理
1
基因工程的原理
1、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。通俗地说，就是 按照人们的意愿 ， 把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后 定向地改造生物的遗传性状 放到另一种生物的细胞中， 。
2、基因工程的原理：
基因重组
。
2018年9月21日星期五
2
基因工程的原理
2018年9月21日星期五
9
基因工程的原理
例4：以下说法正确的是（ C ） 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、运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、基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
2018年9月21日星期五
10
基因工程的原理
4、基因操作的基本步骤 （3） 将目的基因导入受体细胞 。 导入方法： 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 。 导入过程： 运载体为质粒，受体细胞为细菌 。 （4）目的基因的表达与检测 标记基因 检测：根据受体细胞中是否具有 ， 判断目的基因导入与否。 如大肠杆菌质粒中含抗青霉素基因，把某种生物放入带 有青霉素的培养基中培养，若有抗性，说明导入成功； 若无抗性，说明导入失败。 特定的性状 表达：受体细胞表现出 ，如棉花抗 虫性状的表现。
2018年9月21日星期五
11
基因工程的原理
例6：基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的， 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤 是（ C ） A、人工合成基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达
2018年9月21日星期五
12
基因工程的原理
例5：上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋 白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达 水平的新方法，使转基因动物乳汁中药物蛋白含量提高 30多倍，转基因动物是指（ B ） A、提供基因的动物 B、基因组中增加了外源基因的动物 C、能产生白蛋白的动物 D、能表达基因信息的动物
1
基因工程的原理
1、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。通俗地说，就是 按照人们的意愿 ， 把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后 定向地改造生物的遗传性状 放到另一种生物的细胞中， 。
2、基因工程的原理：
基因重组
。
2018年9月21日星期五
2
基因工程的原理
2018年9月21日星期五
9
基因工程的原理
例4：以下说法正确的是（ C ） 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、运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、基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
2018年9月21日星期五
10
基因工程的原理
4、基因操作的基本步骤 （3） 将目的基因导入受体细胞 。 导入方法： 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 。 导入过程： 运载体为质粒，受体细胞为细菌 。 （4）目的基因的表达与检测 标记基因 检测：根据受体细胞中是否具有 ， 判断目的基因导入与否。 如大肠杆菌质粒中含抗青霉素基因，把某种生物放入带 有青霉素的培养基中培养，若有抗性，说明导入成功； 若无抗性，说明导入失败。 特定的性状 表达：受体细胞表现出 ，如棉花抗 虫性状的表现。
2018年9月21日星期五
11
基因工程的原理
例6：基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的， 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤 是（ C ） A、人工合成基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达
2018年9月21日星期五
12
基因工程的原理
例5：上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋 白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达 水平的新方法，使转基因动物乳汁中药物蛋白含量提高 30多倍，转基因动物是指（ B ） A、提供基因的动物 B、基因组中增加了外源基因的动物 C、能产生白蛋白的动物 D、能表达基因信息的动物
《基因工程简介》PPT课件
结果
基因拼接技术 或DNA重组技术 生物外
基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类所需要的产品
原 理： 基因重组
编辑ppt
5
基因工程培育抗虫棉
•苏云金芽孢杆菌→抗虫基因 →棉的细胞→抗虫棉
抗虫基因的结构有什么特点？
编辑ppt
6
（二）、基因操作的工具
1、基因剪刀——限制性内切酶（限制酶）
将外源基因送入受体细胞。
2.条件：
1)能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
2)具有多个限制酶切点。
3)具有某些标记基因
3.种类:：
质粒、噬菌体和动植物病毒。
编辑ppt
14
质粒
• 细胞染色体外能自主复制的小型环状 DNA分子；
• 质粒是基因工程中最常用的运载体； • 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； • 质粒的存在对宿主细胞无影响； • 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
基
因
工
程
简
介
编辑ppt
1
什么是基因工程
例1: 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体 注射生长激素。而生长激素的获得很困难。 以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大 脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的
方法治疗这种遗传病是可能的。
编辑ppt
31
基因工程与农牧业
• 基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 如“向日葵豆”植株。
2）抗逆性品种 如转基因抗虫棉。
基因拼接技术 或DNA重组技术 生物外
基因 DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类所需要的产品
原 理： 基因重组
编辑ppt
5
基因工程培育抗虫棉
•苏云金芽孢杆菌→抗虫基因 →棉的细胞→抗虫棉
抗虫基因的结构有什么特点？
编辑ppt
6
（二）、基因操作的工具
1、基因剪刀——限制性内切酶（限制酶）
将外源基因送入受体细胞。
2.条件：
1)能在宿主细胞内复制并稳定地保存。
2)具有多个限制酶切点。
3)具有某些标记基因
3.种类:：
质粒、噬菌体和动植物病毒。
编辑ppt
14
质粒
• 细胞染色体外能自主复制的小型环状 DNA分子；
• 质粒是基因工程中最常用的运载体； • 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； • 质粒的存在对宿主细胞无影响； • 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
基
因
工
程
简
介
编辑ppt
1
什么是基因工程
例1: 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体 注射生长激素。而生长激素的获得很困难。 以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大 脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的
方法治疗这种遗传病是可能的。
编辑ppt
31
基因工程与农牧业
• 基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 如“向日葵豆”植株。
2）抗逆性品种 如转基因抗虫棉。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
DNA分子（重组质粒）
2〉基因表达载体的组成：
a、目的基因
b、启动子 c、终止子
位于基因的首端,是 mRNA结合位点
位于基因的末端,终 止转录
d、标记基因 检测目的基因是否导入受体细胞
它们有什么作用？
条件
• 步骤二：目的基因与运载体重组
1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现 一NA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌 __区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
三、基因工程的基本操作程序
• 四个基本步骤： 1）提取目的基因 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
• 目的基因
目的基因是人们所 需要转移或改造的基因。
如苏云金芽孢杆菌 的抗虫基因，还有植物 的抗病（抗病毒、抗细 菌）基因、种子贮藏蛋 白的基因，以及人的胰 岛素基因、干扰素基因 等。
非编码区 编码区上游
启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 的 基因 结构
编码区 ：编码蛋白质 ,连续不间断
①不编码蛋白质。 非编码区 ②调控遗传信息表达,上
游有启动子，下游有终止子
真核细胞的基因结构（补充内容）
非编码区
编码区上游
编码区
非编码区
编码区下游
启动子
终止子
专题1 基因工程
§1-1 DNA重组技术 的基本工具和基本操
作程序
一 基因工程的基本内容
• 主要内容 （一）基因工程的概念 （二）基因工程的基本工具 （三）基因工程的基本操作程序 （四）基因工程的应用
复习
• 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。
为什么要用运载体？
1、直接将目的基因连接到受体细胞的DNA 上不能表达。
2、只有利用某种能够侵染受体细胞，并且 在受体细胞中能够复制和表达的载体来用 于表达。
作为运载体必须具备哪些条件
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
练习
4）有关基因工程的叙述正确的是 （ D ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA 分子。有的一个细菌中有一个，有的一个 细菌中有多个。
• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大 肠杆菌的质粒，其中常 含有抗药基因，如四环 素的标记基因。质粒的 存在与否对宿主细胞生 存没有决定性作用，但 复制只能在宿主细胞内 成。
原核细胞的基因结构(补充内容）
2、基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的 断口连接起来，这样一个重组的DNA分 子就形成了。
E.coliDNA连接酶
• 从大肠杆菌中分离得到的。只能用于粘 性末端的连接
T4DNA连接酶
• 从T4噬菌体中分离得到的。既能用于粘 性末端的连接，又能用于平末端的连接， 但是平末端的连接效率低。
供体生物细胞
取出 DNA 用限制酶剪 去多余部分
限制酶
目的基因
1、目的基因的获取
1〉目的基因主要是指_编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因___ 请举出三个以上的例子
2〉获要对抗虫基因 再进行修饰。
知识延伸——DNA分子杂交技术
该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链 DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或 化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的 同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。
返回
a
DNA
变性
b
DNA杂交
复习
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
普通棉花(无抗虫特性)
提取
与运载体DNA拼接
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
复习
• 基因工程的关键步骤： 关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接
关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运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
练习
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（ D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
练习
3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ A ）
酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细 胞壁的通透性。
2）使含有目的基因的重组质粒进入受体 细胞。
3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而 复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很 短的时间内就能获得大量的目的基因。
1、将目的基因导入植物细胞
（如检测SARS病毒等）
附着在膜上
c
硝化纤维素
加探针
报告基因（含荧光素分子）
d
复习题
1）将目的基因导入受体细胞有哪些方 法?(试举例说明)
2）简述农杆菌转化法
基因的结构
非编码区
编码区
非编码区
原核
RNA聚合酶 结合位点
启动子
真核
外显子
终止子 内含子
练习
1）以下说法正确的是
（C）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列
四环素 抗性基因
(四)目的基因的检测与鉴定
①导入检测：目的基因是否导入受体细胞
检测
方法—— DNA分子杂交 分 转录检测——分子杂交 子
检
②表达检测
测
翻译检测——抗原抗体杂交 法
鉴定
抗虫鉴定 抗病鉴定 个体水平的鉴定 活性鉴定等
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？ 不能，受体细胞必须表现出特定的性状， 才能说因的有关信息。
如：根据基因的核苷酸序列 基因的功能基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质 等特性。
④利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
表 DNA连接酶 达
载
体
2、基因表达载体的作用
a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代 b、同时使目的基因能表达和发挥作用
思考：作为基因工程表达载体，只需含有
目的基因就可以完成任务吗？为什么？
• 目的基因与运载体结合
• 步骤三：目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、
显微注射
移植到子宫 受精卵发育 新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法：Ca2+处理 常用菌：大肠杆菌
微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
过程：
Ca2+处理
大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
感受态细 胞吸收 DNA
• 步骤四：目的基因的检测和表达
氨苄青霉 素抗性基因
（1）用一定的_限__制__酶____切 割质粒，使其出现一个切口， 露出_______黏__性__末_。端
（2）用同__一__种__限__制__酶_切断目 的基因，使其产生相__同___ 的_黏__性__末__端_____。
（3）将切下的目的基因片段插入质粒的__切__口__ 处，再加入适量_D_N_A_连__接__酶___，形成了一个重组
（1）农杆菌 转化法
特点:
能感染双子叶植物和祼子植物,对 单子叶植物无感染能力
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细 胞并整合到其染色体上
转化过程:
Ti质粒
构建
表 达 转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物 细 胞
插入
植物细胞 表达 染色DNA
新 性 状
（2）基因枪法
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表达的方法。
限制酶
限制 酶
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
平末端
提问
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，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，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
特点：特异性。
即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。
识别序列
• 大多数限制酶的 识别序列由6个 核苷酸组成。
• 也有少数限制酶 识别序列由4、5、 或8个核苷酸组 成。
迄今为止，有300多种 微生物中分离出4000 种限制酶
2〉基因表达载体的组成：
a、目的基因
b、启动子 c、终止子
位于基因的首端,是 mRNA结合位点
位于基因的末端,终 止转录
d、标记基因 检测目的基因是否导入受体细胞
它们有什么作用？
条件
• 步骤二：目的基因与运载体重组
1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现 一NA 片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌 __区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
三、基因工程的基本操作程序
• 四个基本步骤： 1）提取目的基因 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
• 目的基因
目的基因是人们所 需要转移或改造的基因。
如苏云金芽孢杆菌 的抗虫基因，还有植物 的抗病（抗病毒、抗细 菌）基因、种子贮藏蛋 白的基因，以及人的胰 岛素基因、干扰素基因 等。
非编码区 编码区上游
启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 的 基因 结构
编码区 ：编码蛋白质 ,连续不间断
①不编码蛋白质。 非编码区 ②调控遗传信息表达,上
游有启动子，下游有终止子
真核细胞的基因结构（补充内容）
非编码区
编码区上游
编码区
非编码区
编码区下游
启动子
终止子
专题1 基因工程
§1-1 DNA重组技术 的基本工具和基本操
作程序
一 基因工程的基本内容
• 主要内容 （一）基因工程的概念 （二）基因工程的基本工具 （三）基因工程的基本操作程序 （四）基因工程的应用
复习
• 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。
为什么要用运载体？
1、直接将目的基因连接到受体细胞的DNA 上不能表达。
2、只有利用某种能够侵染受体细胞，并且 在受体细胞中能够复制和表达的载体来用 于表达。
作为运载体必须具备哪些条件
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
练习
4）有关基因工程的叙述正确的是 （ D ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA 分子。有的一个细菌中有一个，有的一个 细菌中有多个。
• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大 肠杆菌的质粒，其中常 含有抗药基因，如四环 素的标记基因。质粒的 存在与否对宿主细胞生 存没有决定性作用，但 复制只能在宿主细胞内 成。
原核细胞的基因结构(补充内容）
2、基因的针线——DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的 断口连接起来，这样一个重组的DNA分 子就形成了。
E.coliDNA连接酶
• 从大肠杆菌中分离得到的。只能用于粘 性末端的连接
T4DNA连接酶
• 从T4噬菌体中分离得到的。既能用于粘 性末端的连接，又能用于平末端的连接， 但是平末端的连接效率低。
供体生物细胞
取出 DNA 用限制酶剪 去多余部分
限制酶
目的基因
1、目的基因的获取
1〉目的基因主要是指_编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因___ 请举出三个以上的例子
2〉获要对抗虫基因 再进行修饰。
知识延伸——DNA分子杂交技术
该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链 DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或 化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的 同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。
返回
a
DNA
变性
b
DNA杂交
复习
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
普通棉花(无抗虫特性)
提取
与运载体DNA拼接
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
复习
• 基因工程的关键步骤： 关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来
关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接
关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运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
练习
2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（ D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
练习
3）有关基因工程的叙述中，错误的是（ A ）
酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细 胞壁的通透性。
2）使含有目的基因的重组质粒进入受体 细胞。
3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而 复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很 短的时间内就能获得大量的目的基因。
1、将目的基因导入植物细胞
（如检测SARS病毒等）
附着在膜上
c
硝化纤维素
加探针
报告基因（含荧光素分子）
d
复习题
1）将目的基因导入受体细胞有哪些方 法?(试举例说明)
2）简述农杆菌转化法
基因的结构
非编码区
编码区
非编码区
原核
RNA聚合酶 结合位点
启动子
真核
外显子
终止子 内含子
练习
1）以下说法正确的是
（C）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列
四环素 抗性基因
(四)目的基因的检测与鉴定
①导入检测：目的基因是否导入受体细胞
检测
方法—— DNA分子杂交 分 转录检测——分子杂交 子
检
②表达检测
测
翻译检测——抗原抗体杂交 法
鉴定
抗虫鉴定 抗病鉴定 个体水平的鉴定 活性鉴定等
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？ 不能，受体细胞必须表现出特定的性状， 才能说因的有关信息。
如：根据基因的核苷酸序列 基因的功能基因在染色体上的位置 基因的转录产物mRNA 基因翻译产物蛋白质 等特性。
④利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术。通过此技术，可 获取大量的目的基因。
表 DNA连接酶 达
载
体
2、基因表达载体的作用
a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代 b、同时使目的基因能表达和发挥作用
思考：作为基因工程表达载体，只需含有
目的基因就可以完成任务吗？为什么？
• 目的基因与运载体结合
• 步骤三：目的基因导入受体细胞
• 常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、
显微注射
移植到子宫 受精卵发育 新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞
常用法：Ca2+处理 常用菌：大肠杆菌
微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
过程：
Ca2+处理
大肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
感受态细 胞吸收 DNA
• 步骤四：目的基因的检测和表达
氨苄青霉 素抗性基因
（1）用一定的_限__制__酶____切 割质粒，使其出现一个切口， 露出_______黏__性__末_。端
（2）用同__一__种__限__制__酶_切断目 的基因，使其产生相__同___ 的_黏__性__末__端_____。
（3）将切下的目的基因片段插入质粒的__切__口__ 处，再加入适量_D_N_A_连__接__酶___，形成了一个重组
（1）农杆菌 转化法
特点:
能感染双子叶植物和祼子植物,对 单子叶植物无感染能力
Ti质粒的T—DNA可转移至受体细 胞并整合到其染色体上
转化过程:
Ti质粒
构建
表 达 转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物 细 胞
插入
植物细胞 表达 染色DNA
新 性 状
（2）基因枪法
基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目 的基因与其整合并表达的方法。
限制酶
限制 酶
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
平末端
提问
• 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，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，然后让两者的 黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的 DNA分子了。
特点：特异性。
即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。
识别序列
• 大多数限制酶的 识别序列由6个 核苷酸组成。
• 也有少数限制酶 识别序列由4、5、 或8个核苷酸组 成。
迄今为止，有300多种 微生物中分离出4000 种限制酶