基因工程及其应用2

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1、第1节基因工程及其应用一、基因工程——分子水平改变生命通俗地说，就是按照人们的意愿，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（目的）。1、概念:是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2、与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？①目的性强(定向改造生物的遗传性状)②克服远源杂交不亲和性,实现动物、植物和微生物之间的基因交流。③育种周期短2、基因工程原理

2、不同生物间的基因重组3、基因工程育种的特点（一）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）二、基因操作的工具1、概念:限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。2、特点：特异性。即一种限制酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且能使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。（一）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）如:大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶切开的是G和A

3、所在两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。（一）基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）限制酶3、结果产生两个互补的黏性末端什么叫黏性末端？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，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。（二）基因的针线——DNA连接酶二、基因操作的工具DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。磷酸二酯键1.将双链DNA片段的末端连接，形成磷酸二酯键。2.种类：外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？二

4、、基因操作的工具（三）导入过程需要运输工具——运载体。1、运载体的作用有哪些？作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。（二）基因的运载工具——运载体：2、常用的运载体主要有三类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒3、质粒：质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。质粒是基因工程最常

5、用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。最常用的运载体大肠杆菌的质粒：最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。４.运载体必需满足的条件①能够在宿主细胞中自我复制,或整合到受体细胞的染色体DNA上随染色体DNA的复制而复制,并稳定地保存。②有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入载体上去。这些供目的基因插入的限制酶切点所处的位置还必须是运载体本身需要的基因片段之

6、外，这样，才不致于因目的基因的插入而失活；而每种酶的切点最好只有一个，以便与外源基因连接。③有标记基因，便于重组后进行重组子的筛选，或检测基因表达载体导入受体细胞是否成功。（鉴定和选择）④必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入受体细胞以外的其他生物细胞中去⑤运载体大小应适合，以便于提取和体外操作四个基本步骤：三、基因操作的基本步骤1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达1、目的基因目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因。如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒

7、、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。从已有的物种直接分离基因人工合成基因2、目的基因的提取方法（一）提取目的基因一、目的基因的获取（一）目的基因概念:（二）获取目的基因的方法1.从基因文库中获得目的基因供体细胞的DNA中直接分离基因“鸟枪法”“散弹法”2.人工合成基因:基因很小,核苷酸序列已知①反转录法②化学合成法：根据已知的氨基酸序列合成DNA3.利用PCR技术扩增目的基因一、目的基因的获取（二）获取目的基因的方法1.从基因文库中获得目的基因⑴基因文库的概念⑵种类：基因组文库cDNA文库

8、⑶从基因文库中获得目的基因的方法已知：①基因的核苷酸序列；②基因功能；③基因在染色体上的位置；④基因转录的产物；⑤基因翻译的产物蛋白质等鸟枪法选用适当的限制酶处理某一生物的DNA切成若干个一定范围大小DNA片段这些DNA片段分别与载体结合导入受体菌的群体中储存把带有目的基因的DNA片段分离出来在各个受体