济南版生物八下《基因工程》PPT课件

一代
经重组的基因一般来说是能传
代的，可以获得相对稳定的转基因生物。
2．1 DNA重组
• 在自然界，生物体内时刻发生DNA的重 组，导致基因重组，呈现出对生物有利或 有害的变异。但是这种DNA重组一般不受人 们的意志控制，重组结果难以预测。
• 体外DNA重组是基因工程的基本内容和 关键技术，因此基因工程技术也称为DNA重 组技术。DNA是基因工程操作的主要对象。
• 组成DNA的碱基有腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(C)、 胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)四种，分别含有 这四种碱基的脱氧核苷酸依次称为腺嘌呤 脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶 脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核苷酸
• DNA通常以双链形式存在。
• 两条脱氧核苷酸链总是按照碱基A与T互 补配对和C与C互补配对的，通过氢键形成 稳定的双螺旋结构，成为双链DNA
基因工程
在漫长的生物进化过程中，基因重组从来 没有停止过。在自然力量以及人的干预下，通 过基因重组、基因突变、基因转移等途径，推 动生物界无止境的进化，不断使物种趋向完善，
出现了今天各具特色的种类繁多的物种， 有的能耐高温，有的不怕严寒，有的适应干旱 的沙漠，有的能在高盐度海滩上或海水中不断 繁殖，有的能固定大气中的氮素……种种生物 的特殊性状成为今天定向改造生物、创造新物 种的丰富遗传资源
• 按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外 DNA重组和转基因等技术，有目的地改造生物种性， 使现有的物种在较短时间内趋于完善，创造出更符 合人们需求的新的生物类型，这就是基因工程。
• 基因工程最突出的优点是 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 移到大肠杆菌中表达，细菌的基因可以转移到动植 物中表达。
• 基因工程研究的理论依据是：
• (1)不同基因具有相同的物质基础
• 地球上的一切生物，从细菌到高等动物 和植物，直至人类，它们的基因都是一个具 有遗传功能的特定核苷酸序列（即DNA片 段）。因此，不同生物的基因(DNA片段)原 则上是可以重组互换的。
• (2)基因是可切割的
• 基因直线排列在DNA分子上。除少数 基因重叠排列外，大多数基因彼此之间存 在着间隔序列。
• (3)克隆载体必须含有供选择转化子的标记 基因。
• (4)克隆载体必须是安全的，不应含有对受 体细胞有害的基因，并且不会任意转入除 受体细胞以外的其他生物的细胞，尤其是 人的细胞。
• 克隆载体在基因工程中占有十分重要的 地位。目的基因能否有效转入受体细胞，并 在其中维持和高效表达，在很大程度上取决 于克隆载体。
2．2 基因克隆载体
• 单独一个包含启动子、编码区和终止 子的基因，或者组成基因的某个元件，一
般是不容易进入受体细胞的。即使采用理
化方法进入细胞后，也不容易在受体细胞
内稳定维持。
•
把能够承载外源基因，并将其带人受
体细胞得以稳定维持的DNA分子称为基因克
隆载体(gene cloning vector)。
• DNA体外重组，首先必须获得需要重组和能 够重组的DNA片段。用限制性内切核酸酶酶 切DNA分子是获得这种DNA片段的主要途径。
2．1．3 特异性DNA片段的PCR扩 增
•
1983年建立了体外扩增DNA片段的方法，
即PCR(polymerase chain reaetion，聚合酶
链式反应)法。
• 通过转录，这些核苷酸序列分别指令转录出 核糖体RNA(rRNA)、转移RNA(tRNA)和信使 RNA(mRNA)。
• rRNA成为核糖体的一部分，tRNA在蛋白质 合成过程中转运氨基酸，mRNA上的核苷酸序列 编码蛋白质的氨基酸序列，经翻译把遗传信息 进一步传递给蛋白质(多肽)。
2．1．2 限制性内切核酸酶和DNA 片段化
• 目前已构建和应用的基因克隆载体不下 几千种。根据构建克隆载体所用的DNA来源可 分为质粒载体、病毒或噬菌体载体、质粒DNA 与病毒或噬菌体DNA组成的载体、以及质粒 DNA与染色体DNA片段组成的载体等。
2．1．1 DNA
• 2Fra Baidu bibliotek1．1．1 DNA的组成和结构 • 脱氧核苷酸分子由脱氧核糖、碱基和磷
酸基团组成。
• 脱氧核糖的第一位碳原子(1’)上连接一 个碱基，第五位碳原子(5’)上连接一个磷酸 基团。一个脱氧核苷酸的脱氧核糖的5’磷酸 基团和另一个脱氧核苷酸的脱氧核糖的3’羟 基之间形成磷酸二酯键，把两个脱氧核苷 酸连接在一起。
2．1．1．2 DNA的功能
• DNA分子能在细胞内复制 • 1、DNA的功能之一是在细胞内能够进行半
保留复制，复制后，新产生的双链DNA分子 中含有一条旧的链和一条新的链，使DNA携 带的信息可以精确的传代。
• (2)携带遗传信息 • DNA是遗传信息的主要携带者，DNA上的部
分核苷酸序列决定着RNA的核苷酸序列。
• 作为基因克隆载体一般应该具备以下条件：
• (1)在克隆载体合适的位置必须含有允许外 源DNA片段组人的克隆位点，并且这样的 克隆位点应尽可能的多。 (2)克隆载体能携 带外源DNA片段(基因)进入受体细胞，或能 停留在细胞质中进行自我复制；或能整合 到染色体DNA、线粒体DNA和叶绿体DNA 中，随这些 DNA同步复制。
•
采用这种方法，在反应系统中只要有一
个拷贝待扩增的DNA片段，在短时间内就能扩
增出大量拷贝数的特异性DNA片段，可满足用
于常规方法的DNA检测和重组。
2．1，5 DNA片段的连接重组
• 基因工程的实质是基因重组。基因之所以 能够在试管内进行重组，是因为 DNA片段 在DNA连接酶作用下能够进行连接，组成重 组DNA分子。
• 因此，作为DNA分子上一个特定核苷酸 序列的基因，允许从DNA分子上一个一个 完整地切割下来。即使是重叠排列的基因， 也可以把其中需要的基因切割下来，但是 破坏了其他的基因。
• (3)基因是可以转移的
• (4)多肽与基因之间存在对应关系
• (5)遗传密码是通用的
• (6)基因可以通过复制把遗传信息传递给下