基因工程概述
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基因工程操作的工具
基因工程操作的工具
1. 将目的基因片断从受体细胞内提取，
需要基因的剪刀——限制性核酸内切酶。
2. 将目的基因与质粒DNA连接，
需要基因的针线——DNA连接酶。
3. 将目的基因运入大肠杆菌，
需要基因的运输工具——运载体。
限制性核酸内切酶
2020年4月27日星期一
限制性核酸内切酶
康活泼，与另外两只小猴生活在
特制的“公寓”里。
俄勒冈州波特兰市俄勒冈卫生科技大学俄勒冈区域灵长类研究中
心的专家沙藤说：“举例而言，我们可以轻易的植入老年痴呆症基
因，以加速发展出治疗此种疾病的疫苗。”
转基因番茄
转基因番茄
以色列研究人员日前宣布，他们利用 转基因技术培育出一种具有柠檬和玫 瑰香味的新品种番茄。生成类胡萝卜 素的其他农作物和花也可以像番茄一 样，通过转基因技术改变气味和口味 吃个番茄也能抗乙肝，。这绝非天方夜谭。每天坐在家里， 吃上三五只西红柿，人们体内就能产生乙型肝炎病毒的抗体， 达到和注射疫苗一样的效果。 中国农科院生物研究所有关研究人员指出，“利用转基因 植物生产乙型肝炎口服疫苗”是国家863高新生物技术领域中的 一项研究，该项研究经过研究人员的共同努力，现已取得重大 成果，科研人员在研制出转基因马铃薯后，现又将乙型肝炎病 毒包膜中蛋白抗原基因成功导入西红柿并获得稳定和高效表达 ，这就意味着，人们不必忍痛，轻松地吃几个西红柿就能将谈 之色变的乙型肝炎轻松拒之于身外。
2、原理 通过基因重组技术,让目的基因
：
在受体细胞中稳定和高效表达
操作水平
3、操作水平： DNA分子水平 4、结果： 定向地改造生物的遗传性状，
获得人类所需要的品种。
为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？ DNA是生物的主要遗传物质 DNA都是由四种脱氧核苷酸形成的规则的双螺旋结构
推测这种“嫁接”怎样才能实现？
又称基因操作(gene manipulation), 重组DNA(recombinant DNA)。基因工程是以 分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微 生物学的现代方法为手段,将不同来源的基 因(DNA分子), 按预先设计的蓝图，在体外 构建杂种DNA分子,然后导入活细胞, 以改变 生物原有的遗传特性,获得新品种, 生产新 产品, 或是研究基因的结构和功能。
2、分布： 主要在细菌中。
3、特点 特异性，即识别特定核苷酸序
：
列，切割特定切点
例如：大肠杆菌的一种限制性核酸内切酶能 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开
4、结果： 产生黏性未端
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
G AAT T C
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
用限制酶切割目的基因 和用相同的限制酶切割 质粒使之出现一个切口 ，将目的基因插入切口 处，让目的基因的黏性 末端与切口上的黏性末 端互补配对后，在DNA 连接酶的作用下连接形 成重组DNA分子
提取质粒并用 限制酶切割
基因工程
基因工程
• 20世纪70年代随着DNA重组技术的出现而发 展出来。
• 对基因进行加工，使生物体发展成为新的 有机生物体。
• 是生物工程四兄弟中发展最迅速，威力最 大的一个。 各种生物工程在实施上大多离 不开基因工程手段，现代生物技术中，主 要的是基因工程。
基因工程定义
基因工程(gene engineering)
磷酸二酯键，不是氢键。
运载体
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
1、条件： ①能自我复制 ②含有限制性内切酶的位点 ③含有筛选标记，一般为抗性基因 ④能启动外源目的基因的转录和翻译 ⑤能在宿主细胞内复制并稳定地保存 2、种类： 细菌、酵母质粒、改造和修饰后的噬 菌体、病毒DNA
基因工程概述
2020年4月27日星期一
什么是生物技术？
1、生物技术 = 生物工程
生物技术是应用自然科学及工程学的原理， 以微生物、动物、植物作为反应器，将物料进行 加工，以提供产品为社会服务的技术。
2、现代生物工程：
发酵工程、酶工程、细胞工程、基因工 程、蛋白质工程
生物技术现状如何？
生物技术现状如何？
转基因鱼
转基因鱼
转基因鱼
转基因蚕
转基因蚕
据日本共同社报道，日本农业生物 资源研究所与群马县蚕丝技术中心 等研究组10月24日宣布成功大量培 养出了可结出荧光色蚕茧的转基因 蚕，并研发出了能保持发光特性而 将蚕茧转为生丝的方法 研究组通过多次对转基因蚕进行交配，解决了蚕茧较小的缺点， 并培养出含绿、红、橙3色荧光蛋白质的转基因蚕各两三万只。
将受体细胞 进行扩增
• 目的基因可以随着受体细胞进行 快速的繁殖，在很短的时间内获 得大量的基因。
筛选含有目的基因的受体细胞
筛选含有目的基因的受体细胞
前三步的处理十分繁锁，为保证目的 基因得到有效利用，通常用大量的受体细 胞来接受不多的目的基因。这样，处理的 受体细胞中真正摄入了目的基因的很少， 必须将它从中检测出来。
• 世界生物技术产业现状 （2001统计数据）
全球生物技术公司4284家 ；美国1457家。 全球收入384.7亿美元；美国253.19亿美元 全球研发费用164.27亿美元；美国115.32亿美元
• 我国生物技术产业现状
300家公司，有能力生产的150家，上市40多家。 产品总销售额200亿RMB。
转基Leabharlann Baidu猴
世界上首例转基因灵长类动 物—转基因猴“安迪”
为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌
、爱滋病、帕金森氏症和艾滋病
等顽症提供帮助。
完成此项研究的美国俄勒冈保健
科学大学提供的新闻公报称，这
只名为“安迪”（Andi）的恒河猴
于2000年10月2日诞生，它是由
一粒被植入追踪基因的未受精卵
孕育而成的转基因猴。它目前健
DNA合成仪
想一想:还有其他的方法可以合成目 的基因吗?
1. 逆转录法:以信使RNA为模板，在逆 转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合 成DNA(基因)。
PCR扩增仪
2. 根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使 RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因 DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱 氧核苷酸直接合成相应的基因。
问题
问题：
1.已学过的育种方法有哪些？ 杂交育种、诱变育种、单倍体育种、 多倍体育种、转基因技术
2.基因工程方法育种的优越性体现在哪里?
能定向改造生物的性状 3.什么是基因工程?
基因工程的原理是什么?
1、基因工程：
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术
通俗的说，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，然后放到另一种生物的细胞里 ，定向地改造生物的遗传性状。
这种蚕被导入了水母、珊瑚等的荧光蛋白质基因，所结的茧在自 然光照射下呈淡绿色或粉色，但经蓝色发光二极管等光线照射后， 通过滤镜观察则呈荧光色。该成果有望应用于衣料及家装等领域。
由于以前用热水煮茧抽丝的方法会破坏荧光蛋白质，研究组在低 于60度的真空锅中加入药剂煮茧抽丝。
此外，研究组还培养出了新的转基因蚕，这种蚕吐出的丝比普通 丝细一成且不易断，还具有易于粘合细胞的性质。据称这一成果有 望被应用于人造血管等领域
用连接酶将目的 基因和质粒连接
将重组DNA导入受体细胞并扩增
将重组DNA导入受体细胞并扩增
• 基因工程中常用的受体细胞有大
肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动 植物细胞等。如用质粒作运载体
将目的基因导 入受体细胞
,则选大肠杆菌为受体细胞
• 导入受体细胞常用的方法是借鉴 细菌或者病毒侵染细胞的途径。 通常还要对一些受体细胞进行增 大通透性的处理。
检测依据：
受体细胞是否具运载体特有的“标记基因”所控制 的性状
目的基因的表达
将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来
取出 DNA
用限制酶 切断DNA
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。
人工基因合成法
2、人工基因合成法
1. 直接合成法：已知某基因的序列的前 提下,可以用化学方法合成或 用PCR 技术扩增大量获取目的因.(如胰岛素 基因)
G AAT T C
C T TAA G
C T TAA G
用同种限制酶切割
G AATTC
G AATTC
CTTAA G 基因的针线：DNA连接酶
CTTAA G
G AATTC
CTTAA G
DNA连接酶
DNA连接酶
1、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。
2、连接的部位 ：
质粒
质粒
质粒是能自主复制的双链环状DNA分子
质粒
质粒
标记基因，便于进行检测
基因操作的基本步骤
基因操作的基本步骤
1. 获取目的基因 2. 形成重组DNA分子 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 5.目的基因的表达
提取目的基因的方法
提取目的基因的方法 1、直接分离基因
基因工程操作的工具
1. 将目的基因片断从受体细胞内提取，
需要基因的剪刀——限制性核酸内切酶。
2. 将目的基因与质粒DNA连接，
需要基因的针线——DNA连接酶。
3. 将目的基因运入大肠杆菌，
需要基因的运输工具——运载体。
限制性核酸内切酶
2020年4月27日星期一
限制性核酸内切酶
康活泼，与另外两只小猴生活在
特制的“公寓”里。
俄勒冈州波特兰市俄勒冈卫生科技大学俄勒冈区域灵长类研究中
心的专家沙藤说：“举例而言，我们可以轻易的植入老年痴呆症基
因，以加速发展出治疗此种疾病的疫苗。”
转基因番茄
转基因番茄
以色列研究人员日前宣布，他们利用 转基因技术培育出一种具有柠檬和玫 瑰香味的新品种番茄。生成类胡萝卜 素的其他农作物和花也可以像番茄一 样，通过转基因技术改变气味和口味 吃个番茄也能抗乙肝，。这绝非天方夜谭。每天坐在家里， 吃上三五只西红柿，人们体内就能产生乙型肝炎病毒的抗体， 达到和注射疫苗一样的效果。 中国农科院生物研究所有关研究人员指出，“利用转基因 植物生产乙型肝炎口服疫苗”是国家863高新生物技术领域中的 一项研究，该项研究经过研究人员的共同努力，现已取得重大 成果，科研人员在研制出转基因马铃薯后，现又将乙型肝炎病 毒包膜中蛋白抗原基因成功导入西红柿并获得稳定和高效表达 ，这就意味着，人们不必忍痛，轻松地吃几个西红柿就能将谈 之色变的乙型肝炎轻松拒之于身外。
2、原理 通过基因重组技术,让目的基因
：
在受体细胞中稳定和高效表达
操作水平
3、操作水平： DNA分子水平 4、结果： 定向地改造生物的遗传性状，
获得人类所需要的品种。
为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？ DNA是生物的主要遗传物质 DNA都是由四种脱氧核苷酸形成的规则的双螺旋结构
推测这种“嫁接”怎样才能实现？
又称基因操作(gene manipulation), 重组DNA(recombinant DNA)。基因工程是以 分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微 生物学的现代方法为手段,将不同来源的基 因(DNA分子), 按预先设计的蓝图，在体外 构建杂种DNA分子,然后导入活细胞, 以改变 生物原有的遗传特性,获得新品种, 生产新 产品, 或是研究基因的结构和功能。
2、分布： 主要在细菌中。
3、特点 特异性，即识别特定核苷酸序
：
列，切割特定切点
例如：大肠杆菌的一种限制性核酸内切酶能 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开
4、结果： 产生黏性未端
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
G AAT T C
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
目的基因与运载体结合-----形成重组DNA
用限制酶切割目的基因 和用相同的限制酶切割 质粒使之出现一个切口 ，将目的基因插入切口 处，让目的基因的黏性 末端与切口上的黏性末 端互补配对后，在DNA 连接酶的作用下连接形 成重组DNA分子
提取质粒并用 限制酶切割
基因工程
基因工程
• 20世纪70年代随着DNA重组技术的出现而发 展出来。
• 对基因进行加工，使生物体发展成为新的 有机生物体。
• 是生物工程四兄弟中发展最迅速，威力最 大的一个。 各种生物工程在实施上大多离 不开基因工程手段，现代生物技术中，主 要的是基因工程。
基因工程定义
基因工程(gene engineering)
磷酸二酯键，不是氢键。
运载体
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
1、条件： ①能自我复制 ②含有限制性内切酶的位点 ③含有筛选标记，一般为抗性基因 ④能启动外源目的基因的转录和翻译 ⑤能在宿主细胞内复制并稳定地保存 2、种类： 细菌、酵母质粒、改造和修饰后的噬 菌体、病毒DNA
基因工程概述
2020年4月27日星期一
什么是生物技术？
1、生物技术 = 生物工程
生物技术是应用自然科学及工程学的原理， 以微生物、动物、植物作为反应器，将物料进行 加工，以提供产品为社会服务的技术。
2、现代生物工程：
发酵工程、酶工程、细胞工程、基因工 程、蛋白质工程
生物技术现状如何？
生物技术现状如何？
转基因鱼
转基因鱼
转基因鱼
转基因蚕
转基因蚕
据日本共同社报道，日本农业生物 资源研究所与群马县蚕丝技术中心 等研究组10月24日宣布成功大量培 养出了可结出荧光色蚕茧的转基因 蚕，并研发出了能保持发光特性而 将蚕茧转为生丝的方法 研究组通过多次对转基因蚕进行交配，解决了蚕茧较小的缺点， 并培养出含绿、红、橙3色荧光蛋白质的转基因蚕各两三万只。
将受体细胞 进行扩增
• 目的基因可以随着受体细胞进行 快速的繁殖，在很短的时间内获 得大量的基因。
筛选含有目的基因的受体细胞
筛选含有目的基因的受体细胞
前三步的处理十分繁锁，为保证目的 基因得到有效利用，通常用大量的受体细 胞来接受不多的目的基因。这样，处理的 受体细胞中真正摄入了目的基因的很少， 必须将它从中检测出来。
• 世界生物技术产业现状 （2001统计数据）
全球生物技术公司4284家 ；美国1457家。 全球收入384.7亿美元；美国253.19亿美元 全球研发费用164.27亿美元；美国115.32亿美元
• 我国生物技术产业现状
300家公司，有能力生产的150家，上市40多家。 产品总销售额200亿RMB。
转基Leabharlann Baidu猴
世界上首例转基因灵长类动 物—转基因猴“安迪”
为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌
、爱滋病、帕金森氏症和艾滋病
等顽症提供帮助。
完成此项研究的美国俄勒冈保健
科学大学提供的新闻公报称，这
只名为“安迪”（Andi）的恒河猴
于2000年10月2日诞生，它是由
一粒被植入追踪基因的未受精卵
孕育而成的转基因猴。它目前健
DNA合成仪
想一想:还有其他的方法可以合成目 的基因吗?
1. 逆转录法:以信使RNA为模板，在逆 转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合 成DNA(基因)。
PCR扩增仪
2. 根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使 RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因 DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱 氧核苷酸直接合成相应的基因。
问题
问题：
1.已学过的育种方法有哪些？ 杂交育种、诱变育种、单倍体育种、 多倍体育种、转基因技术
2.基因工程方法育种的优越性体现在哪里?
能定向改造生物的性状 3.什么是基因工程?
基因工程的原理是什么?
1、基因工程：
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术
通俗的说，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，然后放到另一种生物的细胞里 ，定向地改造生物的遗传性状。
这种蚕被导入了水母、珊瑚等的荧光蛋白质基因，所结的茧在自 然光照射下呈淡绿色或粉色，但经蓝色发光二极管等光线照射后， 通过滤镜观察则呈荧光色。该成果有望应用于衣料及家装等领域。
由于以前用热水煮茧抽丝的方法会破坏荧光蛋白质，研究组在低 于60度的真空锅中加入药剂煮茧抽丝。
此外，研究组还培养出了新的转基因蚕，这种蚕吐出的丝比普通 丝细一成且不易断，还具有易于粘合细胞的性质。据称这一成果有 望被应用于人造血管等领域
用连接酶将目的 基因和质粒连接
将重组DNA导入受体细胞并扩增
将重组DNA导入受体细胞并扩增
• 基因工程中常用的受体细胞有大
肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动 植物细胞等。如用质粒作运载体
将目的基因导 入受体细胞
,则选大肠杆菌为受体细胞
• 导入受体细胞常用的方法是借鉴 细菌或者病毒侵染细胞的途径。 通常还要对一些受体细胞进行增 大通透性的处理。
检测依据：
受体细胞是否具运载体特有的“标记基因”所控制 的性状
目的基因的表达
将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来
取出 DNA
用限制酶 切断DNA
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。
人工基因合成法
2、人工基因合成法
1. 直接合成法：已知某基因的序列的前 提下,可以用化学方法合成或 用PCR 技术扩增大量获取目的因.(如胰岛素 基因)
G AAT T C
C T TAA G
C T TAA G
用同种限制酶切割
G AATTC
G AATTC
CTTAA G 基因的针线：DNA连接酶
CTTAA G
G AATTC
CTTAA G
DNA连接酶
DNA连接酶
1、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。
2、连接的部位 ：
质粒
质粒
质粒是能自主复制的双链环状DNA分子
质粒
质粒
标记基因，便于进行检测
基因操作的基本步骤
基因操作的基本步骤
1. 获取目的基因 2. 形成重组DNA分子 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 5.目的基因的表达
提取目的基因的方法
提取目的基因的方法 1、直接分离基因