基因工程及应用ppt
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大肠杆菌质粒的分子结构示意图 百分之一左右。
质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的 存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用，但是，质粒的复制 则只能在宿主细胞内完成。
④质粒的特点：
存在于许多细菌及酵母菌等生物中。 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。 细胞染色体外能自主主复制的小型环状DNA分子。 思考题： 1、质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什 么用途？
（1）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
限制酶切割DNA分子示意图 ①分布： 主要在微生物中。 ②作用特点：特异性。一种限制酶只能识别一种特定核苷酸
序列，在特定的切点上切割DNA分子。 ③结果： 产生黏性未端（碱基互补配对）。 ④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列， 并在
G和A之间切开。 思考题：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？ 可产生几个黏性未端？
在上世纪中下叶，科学进步的机遇终于到来，这就是分子生物学 理论的创立和突破性进展，特别是基因工程（遗传工程）----DNA体外重组技术的出现。
问题：
生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果，各 种生物间的性状千差万别这是为什么呢？
例：1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。 3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。 小结：这些性状都是基因特异性表达的结果
基 因 操 作 的 基 本 步 骤 示 意 图
三、基因操作的基本步骤（图示）
问题： ①举例说明什么是目的基因？获得目的基因的途径如何？ ②从供体细胞DNA中直接分离基因的最常用的方法叫什 么？简要说出该方法的过程是什么？ ③人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？
（2）基因的针线——DNA连接酶（图示）
DNA连接酶的连接作用示意图
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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性未端。 可以设想，如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来 切割，然后让两者的黏性未端黏合起来，似乎就可以合成 重组的DNA分子了。但是，实际上仅仅这样做是不够的， 互补的碱基处虽然连接起来，但是这种连接只相当于把断 成两截的梯子中间的氢键（踏板）连接起来，两边的扶手 的断口处还没有连接起来。要把磷酸二酯键（扶手）的断 口处连接起来，也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合” 起来，还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。
（2）基因的针线——DNA连接酶（图示）
DNA连接酶的连接作用示意图 ①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板） ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？ 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）基因的运输工具——运载体（图示）
问题：
通过对基因工程概念的理解，我们知道其操作水平是在DNA分 子水平，用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？
基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
普通棉花（无抗虫特性）
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞（含抗虫基因） 导入
思考：关键步骤是什么？（难题） 棉花植株（有抗虫特性）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶 关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具：基因的运输工具——运载体
①作用： 将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 具有多个限制酶切点。 具有某些标记基因。
③种类： 质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒 质粒是基因工程最常 用的运载体，它存在于许 多细菌以及酵母菌等生物 中，是细胞染色体外能够 自主复制的很小的环状 DNA分子，最常用的质粒 是大肠杆菌的质粒。大肠 杆菌的质粒中常含有抗药 基因，如抗四环素的标记 基因。细菌质粒的大小只 有普通细菌染色体DNA的
通俗概念：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来
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。
基因工程的 别名
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 操作对象
生物体外 基因
操作水平 基本过程
剪切
DN百度文库分子水平
拼接
导入
表达
结果
人类需要的基因产物
一、基因工程的基本内容
基因工程，兴起于20世纪70年代。人类实现对基因进 行自如地操作、转移和改造的理想，是在核酸限制性 内切酶、载体质粒、连接酶和其它修饰酶被陆续发现 以后。在此基础上，核酸和蛋白质序列测定、基因体 外快速突变、DNA的人工合成等，则使得基因工程逐 渐成熟和发展。
问题 ：
人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状 的生物具有某个特定性状呢？
一、基因工程的概念
标准概念：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“切割”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。
因此，基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术
溧阳市埭头中学
孙定川
随着社会的发展，人们的需求越来越趋于多样化，人们希望按照 自己的意图改变物种的基因，以期获得新的性状、得到新的生物 产品。经典遗传学主要通过自然选育来挑选已发生自发突变的新 变种；通过用物化因子（如辐射、药物处理等）来进行人工诱变， 得到所需的性状；通过细胞杂交使得某种突变性状得以显现，从 而寻找新类型。但所有这些，都具有相当大的偶然性，效率不高， 难以真正看到基因。由于经典遗传学所研究的基因不能离开染色 体而独立进行复制，所以基因拷贝数的增加是有限的；由于染色 体减数分裂受同源性的支配，远缘杂交难以实现。人们强烈希望 新的育种方式出现。在疾病防治方面，有许多严重威胁人类健康 的病症，如遗传性疾病、心血管病、恶性肿瘤、免疫系统疾病等， 病因还不太清楚。解决这些问题，必需依赖于生命科技甚至整个 科学技术的革命.
质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的 存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用，但是，质粒的复制 则只能在宿主细胞内完成。
④质粒的特点：
存在于许多细菌及酵母菌等生物中。 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。 细胞染色体外能自主主复制的小型环状DNA分子。 思考题： 1、质粒上会存在某些标记基因，这些标记基因有什 么用途？
（1）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
限制酶切割DNA分子示意图 ①分布： 主要在微生物中。 ②作用特点：特异性。一种限制酶只能识别一种特定核苷酸
序列，在特定的切点上切割DNA分子。 ③结果： 产生黏性未端（碱基互补配对）。 ④举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列， 并在
G和A之间切开。 思考题：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？ 可产生几个黏性未端？
在上世纪中下叶，科学进步的机遇终于到来，这就是分子生物学 理论的创立和突破性进展，特别是基因工程（遗传工程）----DNA体外重组技术的出现。
问题：
生物之所以体现出各种形态是基因表达的结果，各 种生物间的性状千差万别这是为什么呢？
例：1．青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素。
2．豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮气。 3．人的胰岛B细胞能分泌胰岛素调节血糖的浓度。 小结：这些性状都是基因特异性表达的结果
基 因 操 作 的 基 本 步 骤 示 意 图
三、基因操作的基本步骤（图示）
问题： ①举例说明什么是目的基因？获得目的基因的途径如何？ ②从供体细胞DNA中直接分离基因的最常用的方法叫什 么？简要说出该方法的过程是什么？ ③人工合成基因的方法有几种？其操作过程分别是什么？
（2）基因的针线——DNA连接酶（图示）
DNA连接酶的连接作用示意图
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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性未端。 可以设想，如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来 切割，然后让两者的黏性未端黏合起来，似乎就可以合成 重组的DNA分子了。但是，实际上仅仅这样做是不够的， 互补的碱基处虽然连接起来，但是这种连接只相当于把断 成两截的梯子中间的氢键（踏板）连接起来，两边的扶手 的断口处还没有连接起来。要把磷酸二酯键（扶手）的断 口处连接起来，也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合” 起来，还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。
（2）基因的针线——DNA连接酶（图示）
DNA连接酶的连接作用示意图 ①连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板） ②结果：两个相同的黏性未端的连接。 思考题：
用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？ 用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？
（3）基因的运输工具——运载体（图示）
问题：
通过对基因工程概念的理解，我们知道其操作水平是在DNA分 子水平，用普通的操作工具能够在如此微观的条件下操作吗？
基因操作的工具 苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）
普通棉花（无抗虫特性）
抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花细胞（含抗虫基因） 导入
思考：关键步骤是什么？（难题） 棉花植株（有抗虫特性）
关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶 关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具：基因的运输工具——运载体
①作用： 将外源基因送入受体细胞。
②具备的条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 具有多个限制酶切点。 具有某些标记基因。
③种类： 质粒、噬菌体和动植物病毒。
质粒 质粒是基因工程最常 用的运载体，它存在于许 多细菌以及酵母菌等生物 中，是细胞染色体外能够 自主复制的很小的环状 DNA分子，最常用的质粒 是大肠杆菌的质粒。大肠 杆菌的质粒中常含有抗药 基因，如抗四环素的标记 基因。细菌质粒的大小只 有普通细菌染色体DNA的
通俗概念：按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来
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。
基因工程的 别名
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 操作对象
生物体外 基因
操作水平 基本过程
剪切
DN百度文库分子水平
拼接
导入
表达
结果
人类需要的基因产物
一、基因工程的基本内容
基因工程，兴起于20世纪70年代。人类实现对基因进 行自如地操作、转移和改造的理想，是在核酸限制性 内切酶、载体质粒、连接酶和其它修饰酶被陆续发现 以后。在此基础上，核酸和蛋白质序列测定、基因体 外快速突变、DNA的人工合成等，则使得基因工程逐 渐成熟和发展。
问题 ：
人类能不能改造基因呢？能不能使本身没有某个性状 的生物具有某个特定性状呢？
一、基因工程的概念
标准概念：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“切割”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。
因此，基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术
溧阳市埭头中学
孙定川
随着社会的发展，人们的需求越来越趋于多样化，人们希望按照 自己的意图改变物种的基因，以期获得新的性状、得到新的生物 产品。经典遗传学主要通过自然选育来挑选已发生自发突变的新 变种；通过用物化因子（如辐射、药物处理等）来进行人工诱变， 得到所需的性状；通过细胞杂交使得某种突变性状得以显现，从 而寻找新类型。但所有这些，都具有相当大的偶然性，效率不高， 难以真正看到基因。由于经典遗传学所研究的基因不能离开染色 体而独立进行复制，所以基因拷贝数的增加是有限的；由于染色 体减数分裂受同源性的支配，远缘杂交难以实现。人们强烈希望 新的育种方式出现。在疾病防治方面，有许多严重威胁人类健康 的病症，如遗传性疾病、心血管病、恶性肿瘤、免疫系统疾病等， 病因还不太清楚。解决这些问题，必需依赖于生命科技甚至整个 科学技术的革命.