专题1 基因工程(一轮复习)

人干扰素基因、
用限制酶 切断DNA 种子贮藏蛋白基因、
植物抗病基因等。
三、基因工程的基本操作程序
（2）提取目的基因的途径 提取目的基因的途径
从供体细胞的DNA 中直接分离基因
方法：鸟枪法
人工合成基因（真核细胞）
反转录法 根据已知氨基酸 序列合成DNA
三、基因工程的基本操作程序
2、目的基因与运载体结合
思考
（１）质粒上会存在某些标记基因，标记基因有什么用途？ （２）要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几种限制性内 切酶和几种DNA连接酶处理？
三、基因工程的基本操作程序
1、提取目的基因 (1)目的基因的概念：人们需要的特定基因。
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、
取出DNA 人胰岛素基因、
G C T T A A
A
A T T C G
一、基因工程的基本工具
３、基因的运输工具——运载体
作用：将外源基因送入受体细胞。 能在宿主细胞内复制并稳定地保存 具备的条件
具有多个限制酶切点
具有某些标记基因
种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
使用运载体的目的：用它作为运载工具，将目的基 因送到宿主细胞中去。
2.DNA连接酶 （1）种类：按来源可分为E·coliDNA连接酶和 T4DNA连接酶。 磷酸二酯键 （2）作用：在两个核苷酸之间形成____________以 两段DNA片段 连接______________。
一、基因工程的基本工具
限制酶切割ＤＮＡ分子示意图
思考
G A C T A T T C T A A G 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？ 两个切口，四 个黏性末端。
子
水 平
（4）生物性状的表达与否→目的基因是否表达（个体水平） 注：启动子、终止子与起始密码子、终止密码子不同：启动子、终 止子在DNA 上,在遗传信息转录时起调控作用；而起始密码子、终 止密码子在mRNA上,在翻译时起作用,决定翻译的开始和结束。
三、基因工程的基本操作程序
基 因 工 程 的 基 本 内 容
（1）由图可知载体的组成：_________、启动子、终止子、_____ 目的基因 标记 _____。 基因 （2）构建目的：
受体细胞 ①使________在_________中稳定存在，并且可以遗传给下一代； 目的基因
②使________能够表达和发挥作用。 目的基因
2、目的基因与运载体结合
载体(质粒)
4.原理：__________ 5.受体：表达目的基因 受体 6.本质：性状在______体内表达 远缘杂交不亲和 性状 7.优点：克服_______________障碍，定向改造生物_____
一、基因工程的基本工具
1.限制性核酸内切酶（简称：限制酶）
原核 （1）来源：主要从______生物中分离纯化出来。 核苷酸序列 （2）作用：识别特定的___________并切开相应两个核苷酸之 磷酸二酯键 间的_____________。 （3）结果：产生__________或平末端。 黏性末端
基因表达
受体细胞
导入目的基因 的方式
显微注射法
感受态细胞法
基因治疗与基因诊断
原理 基因治疗 操作过程 进展
基因表达 碱基互 补配对
利用正常基因导入有基因缺陷的细 胞中,以表达出正常性状来治疗 制作特定DNA探针与病人样品DNA 混合分析杂交带情况
临床实验
基因诊断
临床应用
五、蛋白质工程
1.概念理解
抗虫
杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉 酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因; 抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗盐碱和抗干旱的调节细胞透压基因、抗冻蛋白基因、抗 除草剂基因 ①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30% ②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月 ③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异
联系
(1)蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程 (2)基因工程能为蛋白质工程提供理论及技术支持,蛋白质工程 可对基因工程中所需的某些酶进行修饰、改造,使之更符合需要
答案与提示：
结构规律 （1）基础：蛋白质分子的__________及其与生物功能的关系。 基因修饰 （2）操作：__________或基因合成。 新的蛋白质 （3）结果：改造了现有蛋白质或制造出____________。 生产和生活 （4）目的：满足人类的_____________的需求。 2.操作过程 蛋白质功能 蛋白质结构 从预期的____________出发→设计预期的__________ →推测应 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 有的___________→找到相对应的 _______________(基因) → 基因表达→产生需要的蛋白质。
基因操作 的工具
限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 目的基因的提取
基因操作 的基本步骤
目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达
四、基因工程的应用
DNA 胰岛素基因 1 限制酶
人体细胞
胰岛素 DNA 质粒 2 限制酶
细菌细胞
利用生物工程获得胰岛素
1.转基因植物
类别 应 用 实 例
抗病
抗逆
改良
2.转基因动物
类别 提高生 长速度 改善畜 产品品质 应 用 实 例
如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因鲤鱼生长 速率快、体型大 如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的 乳汁中,乳糖的含量大大减低,而其他营养成分不受影响 目前,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血 酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要药品 科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造,抑制抗 原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因,再结合克隆技 术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
专题一
基因工程
一、基因工程的概念
基因工程：按照人们的愿望，进行严格的设 对基因工程的概念理解 计，并通过体外DNA重组和转基因技术，赋 目的基因 1.供体：提供__________ 予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合 人们需要的新的生物类型和生物产品。由于 体处 2.操作环境：______ 基因工程是在DNA分子水平上设计和施工的， 分子水平 3.操作水平：__________ 因此又叫DNA重组技术 基因重组
DNA分子(含目的基因)
同一种限制酶切割 带有黏性 末端切口 带有相同黏性末端 的目的基因片段 DNA连接酶 重组DNA(环状重组质粒)
三、基因工程的基本操作程序
3、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导 入受体细胞
将受体细胞 进行扩增
（1）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。 （2）常用方法 ： 农杆菌转化法 导入植物细胞:_____________、基因枪法、花粉管通 道法
一、基因工程的基本工具
质粒的特点 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1、质粒是基因工程中最常用的运载体； 2、存在于许多细菌及酵母菌等生物中； 3、细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子； 4、最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； 5、质粒的存在对宿主细胞无影响； 6、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
显微注射技术 导入动物细胞:_____________
导入微生物细胞:感受态细胞法（或Ca2+处理法）
生物种类 常用方法 受体细胞
植物 农杆菌转化法 体细胞
动物 显微注射技术 受精卵 将含有目的 基因的表达 载体提纯→ 取卵(受精 卵)→显微注 射→受精卵 发育→获得 具有新性状 的动物
微生物 感受态细胞法
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
比较项目 乳腺生物反应器 工程菌
基因结构
动物基因的结构与人类基 因的结构基本相同 合成的药物蛋白与天然蛋 白质相同 动物的受精卵
细菌或酵母菌等生物基因 的结构与人类基因的结构 有较大差异 细菌细胞内没有内质网、 高尔基体等细胞器,产生 的药物蛋白可能没有活性 微生物细胞
蛋白质工程与基因工程
比较 蛋白质工程 基因工程
过 程 区 别
从预期的蛋白质功能出发→设 计预期的蛋白质结构→推测应 有的氨基酸序列→找到相对应 的脱氧核苷酸序列(基因)
目的基因的获取→基因表达载体 的构建→将目的基因导入受体细 胞→目的基因的检测与鉴定
目 的
结 果
定向改造或生产人类所需的蛋 定向改造生物的遗传特性,获得人 白质 类所需的生物类型或生物产品 可生产自然界没有的蛋白质 原则上只能生产自然界已存在的 蛋白质
转化过程
将目的基因插 入到Ti质粒的 T-DNA上→农杆 菌→导入植物 细胞→整合 到受体细胞的 DNA上→表达
原核细胞 Ca2+ 处理细 胞→感受态细 胞→重组表达 载体DNA分子 与感受态细 胞混合→感 受态细胞吸 收DNA分子
三、基因工程的基本操作程序
4、目的基因的检测与表达
DNA分子杂交技术 （1）_________________→目的基因的有无 目的基因是否转录 （2）分子杂交技术→________________ 抗原—抗体杂交 （3）_______________→目的基因是否翻译 分
生产药物
作器官移 植的供体
3.基因工程药物
工程菌 （1）来源：转基因的________。 疫苗 细胞因子 （2）成果：__________、抗体、_____、激素等。 遗传病 人类肿瘤 （3）作用：预防和治疗__________、心血管疾病、________、 各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。 4.基因治疗 正常基因 （1）方法：把_________导入病人体内，使该基因的表达产物 发挥功能。 遗传病 （2）效果：治疗________的最有效的手段。 体外 体内 （3）分类：______基因治疗和______基因治疗。