基因工程介绍与转基因生物概述
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基因工程介绍和转 基因生物概述
基因工程介绍和转基因生 物概述
1993年，科学家培育出转基因抗虫棉，使我国 第二个拥有抗虫棉自主知识产权的国家 。
基因工程介绍和转基因生 物概述
转基因抗虫棉
抗虫棉
基因工程介绍和转基因生 物概述
普通棉
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽 孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性)
基因工程介绍和转基因生 物概述
思考 为什么用生物发育某个时期的mRNA反转 录得的DNA只有这种生物的部分基因？
1、某个时期的发育是基因选择性表达的结果 2、 mRNA 不含原DNA中内含子，反转录所得DNA无 内含子
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因组DNA文库与cDNA文库的比较
基因组DNA文库
4、操作前提：一段已知目的基因的核苷酸序列， 以便基物合因概成工述程引介物绍和。转基因生
PCR技术
5、扩增形式
以_指__数__方式扩增， 即__2_n_（n为扩增循环的次数）
6、扩增结果
在短时间内大量扩增目的基因
基因工程介绍和转基因生 物概述
PCR扩增仪
7、过程：
a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作 用下，_氢__键__断裂，形成_单__链__D__N_A___
GAAT T C C T TAA G
GAAT T C C T TAA G
AAT T C
G
黏性末端
黏性末端
G
C T TAA
切下的DNA片段
基因工程介绍和转基因生 物概述
DNA连接酶
广泛存在于：细菌、噬菌体、酵母菌、植物和动物细胞内。 作用：将断裂的DNA黏性末端连接起来
基因工程介绍和转基因生 物概述
单链DNA
mRNA 反转录酶
cDNA
DNA 聚合酶
双链cDNA片段
基因重组
与载体 连接
重组载体
导入受体菌 中储存
cDNA文库 基因工程介绍和转基因生
物概述
以目的基因转录成的信使RNA为模板，再 反转录酶的催化下反转录成互补的单链DNA， 然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA， 即cDNA，从而获得所需的基因。
将重组DNA导入选育棉花细胞内
检测和鉴定抗虫基因 在该棉花细胞中表达
基因工程介绍和转基因生 物概述
切割DNA的工具——限制性核酸内切酶
特点：
就是当异源DNA分子渗入细
◆专一性——能识别双链DNA 胞后，要遭到它的切割破坏 分子的某些特定脱氧核苷酸序列，并且切断其中特定部位 的两个脱氧核苷酸之间的键。例如：
限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列 限制酶HindⅢ识别的碱基序列
GAA T T C
AAG C T T
CTT AAG
T TCGAA
◆限制异源DNA的入侵并使之失去活力，对自身的DNA 无损害作用。 基因工程介绍和转基因生
物概述
◆限制酶切割时产生黏性末端，DNA双链不在同一处断开， 产生的片段带有数个碱基尾巴。
（cDNA文库）
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因组文 库与部分 基因文库 的关系
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因组文库的构建模式 图
通过对 受体菌 的培养 而储存 基因
基因工程介绍和转基因生 物概述
4.cDNA文库的构建 （反转录法）
提取某种生物的某器官 或特定发育时期的mRNA
反（逆）转录酶
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
基因工程介绍和转基因生 物概述
Biblioteka Baidu
转基因抗虫棉的培育程序：
从具有抗虫性状的细菌 DNA分子中获取抗虫基因
将抗虫基因与运载体 拼接成为重组DNA
需要三种工具：
◆限制酶（切割DNA） ◆DNA连接酶(连接DNA和运载体) ◆运载体(常为质粒)
基因工程介绍和转基因生 物概述
cDNA文库
(二)利用PCR技术扩增目的基因 （已知序列）
1、概念：PCR全称为__多__聚__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___
模板（目的基因） 原料(脱氧核苷酸) 3、条件： 热稳定DNA聚合酶（耐高温） 引物（一小段单链DNA） 温度控制
基因工程介绍和转基因生 物概述
◆获取目的基因
目的基因——是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因
1、目的基因主要指___编__码__蛋_白__质__的__结_构__基__因
2、获取目的基因的常用方法
（1）从基因文库中获取 未知序列
（2）利用PCR技术扩增 （3）化学方法人工合成
已知序列
基因工程介绍和转基因生 物概述
(一)从基因文库中获取目的基因 （未知序列）
1.基因文库概念
将含有某种生物不同基因的许多DNA片断， 导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含 有这种生物的不同基因，称为基因文库
2.基因文库类型
基因组文库 （包含一种生物的所有基因） 部分基因文库 （包含一种生物的一部分基因）
基因工程的运载体——质粒
概念：独立于细菌拟核DNA外 的，能自主复制的双链闭环的 DNA分子。
◆质粒DNA分子含有特殊遗传 标记基因，如：
抗四环素抗性基因
抗青霉素抗性基因
◆在宿主细胞内可以独立复制，也可以接合到宿主细胞的 DNA分子中
基因工程——基因工程是指依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物
b、复性（55℃-60℃）：系统温度降低，引物与 DNA模板结合，形成局部_双__链_____。
c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从 引物开始进行碱基互补配对，合成与 模板互补的__D_N__A_链__。
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因工程介绍和转基因生 物概述
一、目的基因的获取—
供体生物细胞
可从自然界已有的物种分离， 也可用人工方法获取。
目前广泛提取使用的目 的基因有：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。
限制酶
取出 DNA 用限制酶剪 去多余部分
目的基因
的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，是后者获得新的
遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物
技术。
基因工程介绍和转基因生
物概述
二、基因工程的基本步骤 1、目的基因的获取
2、基因表达载体的构建（目的基因与运载体重组）
3、重组DNA分子导入受体细胞
4、目的基因的检测与鉴定（筛选含目 的基因的受体细胞）
基因工程介绍和转基因生 物概述
1993年，科学家培育出转基因抗虫棉，使我国 第二个拥有抗虫棉自主知识产权的国家 。
基因工程介绍和转基因生 物概述
转基因抗虫棉
抗虫棉
基因工程介绍和转基因生 物概述
普通棉
基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽 孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性)
基因工程介绍和转基因生 物概述
思考 为什么用生物发育某个时期的mRNA反转 录得的DNA只有这种生物的部分基因？
1、某个时期的发育是基因选择性表达的结果 2、 mRNA 不含原DNA中内含子，反转录所得DNA无 内含子
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因组DNA文库与cDNA文库的比较
基因组DNA文库
4、操作前提：一段已知目的基因的核苷酸序列， 以便基物合因概成工述程引介物绍和。转基因生
PCR技术
5、扩增形式
以_指__数__方式扩增， 即__2_n_（n为扩增循环的次数）
6、扩增结果
在短时间内大量扩增目的基因
基因工程介绍和转基因生 物概述
PCR扩增仪
7、过程：
a、变性（90℃-95℃）：双链DNA模板在热作 用下，_氢__键__断裂，形成_单__链__D__N_A___
GAAT T C C T TAA G
GAAT T C C T TAA G
AAT T C
G
黏性末端
黏性末端
G
C T TAA
切下的DNA片段
基因工程介绍和转基因生 物概述
DNA连接酶
广泛存在于：细菌、噬菌体、酵母菌、植物和动物细胞内。 作用：将断裂的DNA黏性末端连接起来
基因工程介绍和转基因生 物概述
单链DNA
mRNA 反转录酶
cDNA
DNA 聚合酶
双链cDNA片段
基因重组
与载体 连接
重组载体
导入受体菌 中储存
cDNA文库 基因工程介绍和转基因生
物概述
以目的基因转录成的信使RNA为模板，再 反转录酶的催化下反转录成互补的单链DNA， 然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA， 即cDNA，从而获得所需的基因。
将重组DNA导入选育棉花细胞内
检测和鉴定抗虫基因 在该棉花细胞中表达
基因工程介绍和转基因生 物概述
切割DNA的工具——限制性核酸内切酶
特点：
就是当异源DNA分子渗入细
◆专一性——能识别双链DNA 胞后，要遭到它的切割破坏 分子的某些特定脱氧核苷酸序列，并且切断其中特定部位 的两个脱氧核苷酸之间的键。例如：
限制酶EcoRⅠ识别的碱基序列 限制酶HindⅢ识别的碱基序列
GAA T T C
AAG C T T
CTT AAG
T TCGAA
◆限制异源DNA的入侵并使之失去活力，对自身的DNA 无损害作用。 基因工程介绍和转基因生
物概述
◆限制酶切割时产生黏性末端，DNA双链不在同一处断开， 产生的片段带有数个碱基尾巴。
（cDNA文库）
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因组文 库与部分 基因文库 的关系
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因组文库的构建模式 图
通过对 受体菌 的培养 而储存 基因
基因工程介绍和转基因生 物概述
4.cDNA文库的构建 （反转录法）
提取某种生物的某器官 或特定发育时期的mRNA
反（逆）转录酶
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
基因工程介绍和转基因生 物概述
Biblioteka Baidu
转基因抗虫棉的培育程序：
从具有抗虫性状的细菌 DNA分子中获取抗虫基因
将抗虫基因与运载体 拼接成为重组DNA
需要三种工具：
◆限制酶（切割DNA） ◆DNA连接酶(连接DNA和运载体) ◆运载体(常为质粒)
基因工程介绍和转基因生 物概述
cDNA文库
(二)利用PCR技术扩增目的基因 （已知序列）
1、概念：PCR全称为__多__聚__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___
模板（目的基因） 原料(脱氧核苷酸) 3、条件： 热稳定DNA聚合酶（耐高温） 引物（一小段单链DNA） 温度控制
基因工程介绍和转基因生 物概述
◆获取目的基因
目的基因——是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因
1、目的基因主要指___编__码__蛋_白__质__的__结_构__基__因
2、获取目的基因的常用方法
（1）从基因文库中获取 未知序列
（2）利用PCR技术扩增 （3）化学方法人工合成
已知序列
基因工程介绍和转基因生 物概述
(一)从基因文库中获取目的基因 （未知序列）
1.基因文库概念
将含有某种生物不同基因的许多DNA片断， 导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含 有这种生物的不同基因，称为基因文库
2.基因文库类型
基因组文库 （包含一种生物的所有基因） 部分基因文库 （包含一种生物的一部分基因）
基因工程的运载体——质粒
概念：独立于细菌拟核DNA外 的，能自主复制的双链闭环的 DNA分子。
◆质粒DNA分子含有特殊遗传 标记基因，如：
抗四环素抗性基因
抗青霉素抗性基因
◆在宿主细胞内可以独立复制，也可以接合到宿主细胞的 DNA分子中
基因工程——基因工程是指依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物
b、复性（55℃-60℃）：系统温度降低，引物与 DNA模板结合，形成局部_双__链_____。
c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，从 引物开始进行碱基互补配对，合成与 模板互补的__D_N__A_链__。
基因工程介绍和转基因生 物概述
基因工程介绍和转基因生 物概述
一、目的基因的获取—
供体生物细胞
可从自然界已有的物种分离， 也可用人工方法获取。
目前广泛提取使用的目 的基因有：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。
限制酶
取出 DNA 用限制酶剪 去多余部分
目的基因
的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，是后者获得新的
遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物
技术。
基因工程介绍和转基因生
物概述
二、基因工程的基本步骤 1、目的基因的获取
2、基因表达载体的构建（目的基因与运载体重组）
3、重组DNA分子导入受体细胞
4、目的基因的检测与鉴定（筛选含目 的基因的受体细胞）