基因工程一轮复习(上课用)

• 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)
1 获得人的胰岛素基因 ——目的基因的获取①
2 将目的基因转移入大肠杆菌
（1）能否将人的胰岛素基因进入到大肠杆菌中？ ——形成重组DNA分子②
（2）怎样才能让大肠杆菌含有重组质粒？ ——将重组DNA分子导入受体细胞③
2、种类：数千种
3、作用：特异性 限制性内切酶及其缓冲液
识别双链DNA 分子的某种特定的核苷酸 序列，并且使每一条链中特定部位的两 个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
4、结果：形成黏性末端（有的也可形成平末端）
Bam HⅠ
GGATCC CCTAGG
GCCTAG+
GATCC G
思考
• 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？
上以合以成t你括R具mN能几AR有说个为N一出步A运为定基骤载模氨因吗工板基控？具制如蛋何核条照白形内链碱质象以为基的的D模互合 记N板补成住A，配的，它按对一包？
酸顺序的蛋白质的 原则合成mRNA
过程。
的过程。
思考：
5、基因工程是什么？其基本原理是？
6、基因工程的基本工具有？这些工具 分别具有什么作用和特点（特性）？
（2）个体水平检测：检测性状
一、植物基因工程硕果累累
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及 改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
1.转基因抗虫植物Fra bibliotek2.转基因抗病毒植物
3.其他转基因抗逆植物
阅读课本P9~10并回答，到目前为止，基因 工程技术解决了哪些不同种生物之间的性
状重组问题?
DNA分子杂交技术
抗药性筛选法：
• 如:利用重组 质粒上的抗性 基因(标记基 因）进行筛选
营养缺陷性筛选法：
• 载体分子携带营养成分（氨基酸，核苷酸）的生 物合成基因，受体细胞基因突变，不能合成营养 物质。两者构成营养缺陷。
• 在缺少营养物质的培养基上受体细胞不存活，存 活的是导入成功的受体细胞。
基因工程的基本操作步骤
5、目的基因的表达
（1） 分子 水平 检测
检测转基因生物基的因D探N针A是否插入目的基因 （DN—A—探DNA分子杂交技术
检测目的基因是针否）转与录目出了mRNA： 的交基，—因检—杂测分子杂交技术
检测目的基因是有否无翻杂译交成蛋白质： ——提带取出蛋现白质、抗原-抗体杂交
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
变性
循环
目的基因 的扩增呈 指数形式 扩增（2n）
退火
延伸
利用PCR技术扩增目的基因
关于PCR技术
① 概念：PCR全称为_聚__合__酶__链__式__反__应__，是一项 在生物_体__外_复制_特__定__D_N_A_片__段_的核酸合成技术
②原理：_D_N_A_复__制____
③前提条件：已__知__基__因__的__核__苷__酸__序__列_、一__对__引__物__、 _四__种__脱__氧__核__苷__酸__、_D_N_A_聚__合__酶___。
GAATTC CTTAAG
限制性内切酶
AATTC
G
G
CTTAA
目的基因
AATTC G
载体
限制性内切酶
G CTTAA
思考：形成的重组DNA分T4 D子NA中连接，酶由2个DNA片段之 间连接形成的产物有哪些种15ºC类？
重组运载体
运载体自连
目的基因自连
基一因定表体可达外以载重表体组达的形目构成的建D基N—因A基？分因子工是程否的核就心
基因工程的基本操作步骤
2、形成重组DNA分子
质粒
目的基因所在 的DNA分子
同一种
限制性核酸内 切酶处理
DNA分子的体外重组：
指外源DNA分子在体 外的共价连接。
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得具相同黏性 末端的目的基因
催化这一反应是DNA 连接酶。
DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒）
GAATTC CTTAAG
能转录 编码区
调控
不能转录 非编码区
转录 翻译 蛋白质——性状
mRNA
下游
实例：鸡卵清蛋白mRNA与DNA 杂交实验
鸡卵清蛋白基因的大小和结构如下：
7 500 bp
A L
BC D E
F
G
12 3 4
56
12 3 4 12 3 4
7
① A、B、C、D、E、F、G 的序列不能转录，约占 75.2%(5641bp) ② L、1、2、3、4、5、6、7 的序列能够转录，约占 24.8%(1859bp)
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
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
切 →接 →导 →检
实质
基因重组
结果
获得人类需要的基因产物
一、限制性核酸内切酶—— “分子手术刀”
作用——与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰 系统，限制外源DNA， 保护自身DNA。
1、来源：微生物
基因工程专题复习
2010北京高考考试说明要求
基因工程的基本原理与技术：
基因工程
工具酶的主要类型、特性及作用 操作步骤
Ⅰ
应用与前景
知识结构
重组DNA技术的发展史
1865年 G.J.Mendel的豌豆杂交试验 1944年 O.T.Avery的肺炎球菌转化实验 1973年 美国斯坦福大学的科学家构建第一个重组DNA分子 1977年 美国南旧金山由博耶和斯旺森建立世界上第一家遗传工
7、以“抗虫棉的培育”或“胰岛素的 生产”为例，能否简述出基因工程的 基本操作步骤？
8、基因工程的应用及成功实例有？
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，产生对真核生物部分 基因的编码区而建立
DNA合成仪
* 人工合成法获取目的基因
由已知氨基酸序列推测可能的DNA序列
利用PCR技术扩增目的基因：P7课外读
聚合酶链式反应（PCR），在生物体外复制 特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的 目的基因。②cDNA的构建方法mRNA 逆转录酶
单链DNA DNA聚合酶
双链DNA（cDNA）
用DNA连接酶 与载体连接
重组体
多个 克隆
含重组体的
导入
受体细胞
受体细胞
增殖（转基因细胞）筛选基因：将含有某种生物不同基因的许多DNA导入到
适当的宿主细胞中，通过细胞增殖构成各个DNA片段的克 隆扶手）， 不是氢键（梯子的踏板）。
DNA连接酶 的作用示意图
DNA聚合酶 的作用示意图
DNA连接酶和DNA聚合酶的比较
三、载体——“分子运输车”
• 外源基因(如胰岛素基因)怎样才能导入受体 细胞(如大肠杆菌)？ 导入过程需要运输工具——载体。
理想载体具备四个条件： 1)具有对受体细胞的可转移性（没 有毒害），提高导入细胞的效率。 2)具有与特定受体细胞相适应的复 制位点或整合位点，使外源基因在 受体细胞中稳定遗传。 3)具有多种单一的核酸内切酶识别 切割位点，有利于外源基因的拼接 插入。 4)具有合适的选择标记（报告基 因），便于DNA重组分子的检测。
④方式：以_指__数__方式扩增，即__2_n_（n为扩增循 环的次数）
⑤结果： 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增
⑥过程：
a、在aD热N、A作变高用性温下（，9变0_℃氢_性_-键_9_5℃断裂），：形双成链D_N_单A__模链__板D_N_A___
b、退火（复性55℃-65℃）：系统温度降低，引
• 穿过细胞——整合 • 核＋叶绿体＋线粒体
花粉管通道法
显微注射技术
2）将目的基因导入动物细胞 提纯基因表达载体 （重组DNA）
取卵（受精卵），并于 体外显微注射入受精卵
受精卵移植
新性状动物
例：从转基因羊的羊奶中 提取出治疗心脏病的药 物 tPA。同样方法可获 得疫苗、生长激素等。
3）将目的基因导入微生物细胞
物与bD、NA模低板温结退合，火形成局部___双__链___。
c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从
引c物、的中5′温端延→3伸′端延伸，合成与模板互补
的__D_N_A_链___。
检测题（多选）下列获取目的基因的方法 的基因 C.反转录法 D.通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
目的：使目的基因在受体细胞中稳定
存在，并遗传给下一代，使目的基因 表达和发挥作用。
表达载体的组成： 目的基因、启动子 终止子、标记基因……
表达载体 不同
受体细胞不同；
目的基因导入受体细胞 方法不同
基因工程的基本操作步骤
3、将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、
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）将目的基因导入植物细胞
农杆菌转化法 ——主要侵染双子叶植物
基因枪法
花粉管通道法
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__和_表__达__的 过程
基因枪法
• 金—粉或—铅常粉 用于 • 高单压氦子气叶——植30物0~600米/秒