基因工程的基本操作程序(精華)知識講解

1、基因工程的基本操作程序(精華)基因工程基本操作的四個步驟：基因工程基本操作的四個步驟：第一步：第一步：目的基因的獲取目的基因的獲取第二步：第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建第三步：第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第四步：第四步：目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取1.1. 什么是目的基因？什么是目的基因？主要是指主要是指編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。的結(jié)構(gòu)基因。2.2. 獲取方法：獲取方法：(1)(1)從基因文庫中獲?。簭幕蛭膸熘蝎@?。韩@取目的基因的根據(jù)：獲取目的基因的根據(jù)：根據(jù)目的基因的有關(guān)信息根據(jù)目的基因的有關(guān)信息，

2、例如，根據(jù)，例如，根據(jù)基基因的核苷酸序列因的核苷酸序列、基因的功能基因的功能、基因在染色體基因在染色體上的位置上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNAmRNA，以及，以及基因基因的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來獲取目的基因。等特性來獲取目的基因。建立基因文庫的目的：建立基因文庫的目的：為了在為了在不知目的基因序列的情況下不知目的基因序列的情況下，便于，便于獲得所需的目的基因。獲得所需的目的基因。(1)(1)從基因文庫中獲取：從基因文庫中獲?。夯蛭膸斓臉?gòu)建：基因文庫的構(gòu)建：基因組文庫的構(gòu)建：基因組文庫的構(gòu)建：直接分離法直接分離法( (鳥槍法鳥槍法) )提取某種生物的全部提取某種生

3、物的全部DNADNA用適當(dāng)?shù)南拗泼盖杏眠m當(dāng)?shù)南拗泼盖幸欢ù笮〉囊欢ù笮〉腄NADNA片段片段將將DNADNA片段與載體連接片段與載體連接導(dǎo)入受體菌中儲存導(dǎo)入受體菌中儲存基因組文庫注意：注意：基因文庫的組建過程基因文庫的組建過程就包含了基因工程的步驟。就包含了基因工程的步驟。目的基因的獲取目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(1)(1)從基因文庫中獲?。簭幕蛭膸熘蝎@取：基因文庫的構(gòu)建：基因文庫的構(gòu)建：cDNAcDNA文庫的構(gòu)建：文庫的構(gòu)建：反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法某種生物的單鏈某種生物的單鏈mRNAmRNA單鏈互補(bǔ)單鏈互補(bǔ)DNADNA雙鏈雙鏈c

4、DNAcDNA片段片段導(dǎo)入受體菌中儲存導(dǎo)入受體菌中儲存與載體連接與載體連接cDNA文庫反反(逆逆)轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄酶DNADNA聚合酶聚合酶(1)(1)從基因文庫中獲?。簭幕蛭膸熘蝎@?。夯蛭膸斓臉?gòu)建：基因文庫的構(gòu)建：基因組文庫和基因組文庫和cDNAcDNA文庫的區(qū)別：文庫的區(qū)別：一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取1.1. 什么是目的基因？什么是目的基因？主要是指主要是指編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。的結(jié)構(gòu)基因。2.2. 獲取方法：獲取方法：(1)(1)從基因文庫中獲?。簭幕蛭膸熘蝎@?。簭幕蛭膸熘蝎@取目的基因的優(yōu)點(diǎn)：從基因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便操作簡便。從基因文庫中獲取目的基因

5、的缺點(diǎn)：從基因文庫中獲取目的基因的缺點(diǎn)：工作量大，具有一定的盲目性工作量大，具有一定的盲目性。一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取2.2. 獲取方法：獲取方法：(2)(2)利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：技術(shù)擴(kuò)增目的基因：什么是什么是PCRPCR？PCRPCR全稱為全稱為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是一項在生物，是一項在生物體外復(fù)制體外復(fù)制特定特定DNADNA片段片段的核酸合成技術(shù)。的核酸合成技術(shù)。PCRPCR的原理：的原理：利用利用DNADNA雙鏈復(fù)制雙鏈復(fù)制的原理。的原理。條件：條件：要有一段要有一段已知目的基因的核苷酸序列已知目的基因的核苷酸序列【前提條件】、四種脫氧核苷酸四種脫

6、氧核苷酸、引物引物、熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定DNADNA聚合酶聚合酶( (TaqTaq酶酶) )等。等。(2)(2)利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：技術(shù)擴(kuò)增目的基因：過程：過程：脫氧脫氧胞苷胞苷三磷酸三磷酸 脫氧脫氧腺苷腺苷三磷酸三磷酸 脫氧脫氧鳥苷鳥苷三磷酸三磷酸 脫氧脫氧胸苷胸苷三磷酸三磷酸 (2)(2)利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：技術(shù)擴(kuò)增目的基因：過程：過程：A. A. 變性變性(90-95)(90-95)：雙鏈雙鏈DNADNA模板在模板在熱作用熱作用下，下，氫鍵斷裂氫鍵斷裂，形成，形成單鏈單鏈DNADNA。B.B.退火退火(55-65)(55-65)：系統(tǒng)溫度降低，引物與系統(tǒng)溫度降

7、低，引物與DNADNA模板結(jié)合，形成模板結(jié)合，形成局部雙鏈局部雙鏈。 C.C.延伸延伸(70-75)(70-75)：在在TaqTaq酶的作用下，從引物的酶的作用下，從引物的55端端33端延伸，端延伸，合成與模板互補(bǔ)的合成與模板互補(bǔ)的DNADNA鏈。鏈。 D.D.多次重復(fù)：多次重復(fù)：一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取2.2. 獲取方法：獲取方法：(2)(2)利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：技術(shù)擴(kuò)增目的基因：方式：方式：以以指數(shù)方式擴(kuò)增指數(shù)方式擴(kuò)增，即，即2 2n n(n(n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)) )。PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增與技術(shù)擴(kuò)增與DNADNA復(fù)制的比較：復(fù)制的比較：堿基互補(bǔ)

8、配對堿基互補(bǔ)配對四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶DNADNA在高溫下變性解旋在高溫下變性解旋解旋酶催化解旋酶催化體外復(fù)制體外復(fù)制細(xì)胞核內(nèi)細(xì)胞核內(nèi)熱穩(wěn)定的熱穩(wěn)定的DNADNA聚合酶聚合酶細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的DNADNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNADNA片段片段形成整個形成整個DNADNA分子分子2.2. 獲取方法：獲取方法：(2)(2)利用利用PCRPCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：技術(shù)擴(kuò)增目的基因：一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取2.2. 獲取方法：獲取方法：(3)(3)化學(xué)方法人工合成：化學(xué)方法人工合成：如果如果基因比較小基因比較小，核苷酸序列又已知核苷酸序列又已知，也可以通

9、過也可以通過DNADNA合成儀合成儀用用化學(xué)方法直接人化學(xué)方法直接人工合成工合成。一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取練一練：練一練：1.多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段片段的技術(shù)。的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：過程一般經(jīng)歷下述三十多次循環(huán)：95下使模板下使模板DNA變性、解鏈變性、解鏈55下復(fù)性下復(fù)性(引物與引物與DNA模模板鏈結(jié)合板鏈結(jié)合)72下引物鏈延伸下引物鏈延伸(形成新的脫氧核苷酸形成新的脫氧核苷酸鏈鏈)。下列有關(guān)。下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是過程的敘述中不正確的是( )A變性過程中破壞的是變性過程中破壞的是D

10、NA分子內(nèi)堿基對之間的分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實現(xiàn)氫鍵，也可利用解旋酶實現(xiàn)B復(fù)性過程中引物與復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成基互補(bǔ)配對原則完成C延伸過程中需要延伸過程中需要DNA聚合酶、聚合酶、ATP、四種核糖、四種核糖核苷酸核苷酸DPCR與細(xì)胞內(nèi)與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需要酶的最適溫復(fù)制相比所需要酶的最適溫度較高度較高C一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取練一練：練一練：2.獲取目的基因的方法有多種，下列不屬于目的獲取目的基因的方法有多種，下列不屬于目的基因獲取方法的是基因獲取方法的是( )A從基因組文庫中獲取從基因組文庫中獲取B

11、從從cDNA文庫中獲取文庫中獲取 C從含目的基因生物細(xì)胞中獲取從含目的基因生物細(xì)胞中獲取D利用利用PCR技術(shù)獲取技術(shù)獲取C3. PCR技術(shù)擴(kuò)增技術(shù)擴(kuò)增DNA，需要的條件是，需要的條件是( )目的基因目的基因 引物引物 四種脫氧核苷酸四種脫氧核苷酸DNA聚合酶等聚合酶等 mRNA 核糖體核糖體A BC DA一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取練一練：練一練：4. 有關(guān)基因工程的敘述正確的是有關(guān)基因工程的敘述正確的是( )A限制酶只在獲取目的基因時才用限制酶只在獲取目的基因時才用B重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的重組質(zhì)粒的形成是在細(xì)胞內(nèi)完成的C質(zhì)粒都可以作為運(yùn)載體質(zhì)粒都可以作為運(yùn)載體D蛋白質(zhì)的氨基酸

12、排列順序可以為合成目的基蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序可以為合成目的基因提供線索因提供線索D5.在基因工程技術(shù)中，下列方法與目的基因獲得在基因工程技術(shù)中，下列方法與目的基因獲得無關(guān)的是無關(guān)的是( )A輻射誘變法輻射誘變法 B從基因文庫中獲取從基因文庫中獲取 C反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法 D人工合成法人工合成法A一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取練一練：練一練：6.下列關(guān)于基因工程的說法中，正確的是下列關(guān)于基因工程的說法中，正確的是( ) A基因工程的設(shè)計和施工都是在細(xì)胞水平上進(jìn)基因工程的設(shè)計和施工都是在細(xì)胞水平上進(jìn)行的行的B目前基因工程所有的目的基因都是從供體細(xì)目前基因工程所有的目的基因都是從供體細(xì)胞中直接分

13、離得到的胞中直接分離得到的C只要檢測出受體細(xì)胞中含有目的基因，那么只要檢測出受體細(xì)胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功進(jìn)行表達(dá)目的基因一定能成功進(jìn)行表達(dá)D基因工程能使科學(xué)家打破物種界限，定向改基因工程能使科學(xué)家打破物種界限，定向改造生物性狀造生物性狀D一、目的基因的獲取一、目的基因的獲取練一練：練一練：7.下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是( )從基因文庫中獲取目的基因從基因文庫中獲取目的基因 利用利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因技術(shù)擴(kuò)增目的基因反轉(zhuǎn)錄法反轉(zhuǎn)錄法通過通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成合成儀利用化學(xué)方法人工合成A B C DD二、基因表達(dá)

14、載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.1. 構(gòu)建目的：構(gòu)建目的：使使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且并且可以遺傳給下一代可以遺傳給下一代，同時，使，同時，使目的基目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.2. 基因表達(dá)載體的組成：基因表達(dá)載體的組成：目的基因目的基因啟動子啟動子終止子終止子標(biāo)記基因標(biāo)記基因二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.1. 構(gòu)建目的：構(gòu)建目的：使使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且并且可以遺傳給下一代可以遺傳給下一代，同時，使，同時，使目的基目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.2

15、. 基因表達(dá)載體的組成：基因表達(dá)載體的組成：想一想：想一想：啟動子、終止子和標(biāo)記基因分別有什么作用？啟動子、終止子和標(biāo)記基因分別有什么作用？啟動子：啟動子：位于位于基因的首端基因的首端的一段特殊的的一段特殊的DNA片斷，是片斷，是RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)，但啟動子本身不被轉(zhuǎn)錄。，最終獲得蛋白質(zhì)，但啟動子本身不被轉(zhuǎn)錄。終止子：終止子：位于位于基因的尾端基因的尾端的一段特殊的的一段特殊的DNA片斷，能片斷，能終終止止mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄。標(biāo)記基因：標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的

16、基因鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將，從而將有目的基因的細(xì)胞篩選出來。有目的基因的細(xì)胞篩選出來。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3.3. 構(gòu)建表達(dá)載體：構(gòu)建表達(dá)載體：同一種同一種 限制酶限制酶載體載體( (如質(zhì)粒如質(zhì)粒) )DNADNA分子分子( (含目的基因含目的基因) )一個一個切口切口兩個兩個黏性末端黏性末端兩個兩個切口切口( (兩個黏性兩個黏性末端末端) )的目的基因的目的基因基因表達(dá)載體基因表達(dá)載體( (如重組質(zhì)粒如重組質(zhì)粒) )DNA DNA 連接酶連接酶二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3.3. 構(gòu)建表達(dá)載體：構(gòu)建表達(dá)載體：(1)(1)用一定的用一定的

17、_切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出口，露出_。(2)(2)用用_切斷目的基因，使其產(chǎn)生切斷目的基因，使其產(chǎn)生_。(3)(3)將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，處，黏性末端因黏性末端因_而相連，再加入而相連，再加入適量適量_，形成了一個重組，形成了一個重組DNADNA分子分子( (重重組質(zhì)粒組質(zhì)粒) )。限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶切口切口堿基互補(bǔ)配對原則堿基互補(bǔ)配對原則相同的黏性末端相同的黏性末端DNADNA連接酶連接酶二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3.3. 構(gòu)建表達(dá)載體：構(gòu)建表達(dá)載體：特別提醒：特別

18、提醒：(1)(1)用限制酶切割載體和含目的基因的用限制酶切割載體和含目的基因的DNADNA分子分子時，時，可以使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶可以使用不同的限制性核酸內(nèi)切酶, ,但是但是必須切出必須切出相同黏性末端相同黏性末端。(2)(2)不同基因可以拼接的原因：不同基因可以拼接的原因：不同生物的基不同生物的基因具有相同的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成因具有相同的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，都是雙螺旋結(jié)，都是雙螺旋結(jié)構(gòu)，都由四種脫氧核糖核苷酸組成，都遵循相構(gòu)，都由四種脫氧核糖核苷酸組成，都遵循相同的堿基互補(bǔ)配對原則：同的堿基互補(bǔ)配對原則：ATAT，GCGC。(3)(3)目的基因與載體的結(jié)合過程，實際上是目的基因與載體的結(jié)合過程

19、，實際上是不不同來源的基因重組的過程同來源的基因重組的過程。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建練一練：練一練：1.如圖為基因表達(dá)載體的模式圖，下列有關(guān)基因工程如圖為基因表達(dá)載體的模式圖，下列有關(guān)基因工程中載體的說法錯誤的是中載體的說法錯誤的是()A基因工程的核心步驟是基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建B任何基因表達(dá)載體的構(gòu)任何基因表達(dá)載體的構(gòu)建都是一樣的，沒有差別建都是一樣的，沒有差別C圖中啟動子位于基因的圖中啟動子位于基因的首端，是首端，是RNA聚合酶識別聚合酶識別和結(jié)合的部位和結(jié)合的部位D抗生素抗性基因的作用抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，用于鑒別是作為標(biāo)記

20、基因，用于鑒別受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因基因B二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建練一練：練一練：2.2.下列操作中不屬于基因表達(dá)載體構(gòu)建過程的下列操作中不屬于基因表達(dá)載體構(gòu)建過程的是是( )( )A.A.用一定的限制酶切割質(zhì)粒露出黏性末端用一定的限制酶切割質(zhì)粒露出黏性末端B.B.用同一種限制酶切割目的基因露出黏性末端用同一種限制酶切割目的基因露出黏性末端C.C.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒切口處將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒切口處D.D.將重組將重組DNADNA導(dǎo)入受體細(xì)胞中導(dǎo)入受體細(xì)胞中D D3.3.下列哪項不是基因表達(dá)載體的組成部分下列哪項不是基因表達(dá)載體

21、的組成部分( )( )A.A.啟動子啟動子 B.B.終止子終止子C.C.標(biāo)記基因標(biāo)記基因 D.D.復(fù)制原點(diǎn)復(fù)制原點(diǎn)D D二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建練一練：練一練：4.4.下列關(guān)于基因表達(dá)載體的敘述不正確的是下列關(guān)于基因表達(dá)載體的敘述不正確的是( )( )A A啟動子是與啟動子是與RNARNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，是聚合酶識別和結(jié)合的部位，是起始密碼起始密碼B B啟動子和終止子都是特殊結(jié)構(gòu)的啟動子和終止子都是特殊結(jié)構(gòu)的DNADNA短片段，短片段，對對mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄起調(diào)控作用C C標(biāo)記基因是為了鑒別受體細(xì)胞中是否有目的標(biāo)記基因是為了鑒別受體細(xì)胞中是否有目

22、的基因從而便于篩選基因從而便于篩選D D基因表達(dá)載體的構(gòu)建視受體細(xì)胞及導(dǎo)入方式基因表達(dá)載體的構(gòu)建視受體細(xì)胞及導(dǎo)入方式不同而有所差別不同而有所差別A三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.1. 什么是轉(zhuǎn)化？什么是轉(zhuǎn)化？目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且內(nèi)，并且在在 受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。的過程。2.2.常用的受體細(xì)胞：常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌大腸桿菌、枯草桿菌、枯草桿菌、農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌、酵母酵母菌菌和和動植物細(xì)胞動植物細(xì)胞等。等。3.3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理：借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑借鑒細(xì)菌或

23、病毒侵染細(xì)胞的途徑。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.4. 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：適用范圍：適用范圍：(1)(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：雙子葉植物雙子葉植物和和裸子植物裸子植物。小知識：小知識：植物的分類植物的分類依據(jù)是否依據(jù)是否形成種子形成種子種子種子植物植物裸子植物：裸子植物：松、杉、柏、銀杏松、杉、柏、銀杏被子植物被子植物雙子葉植物：雙子葉植物：花生、大豆花生、大豆單子葉植物：單子葉植物：水稻、玉米水稻、玉米孢子孢子植物植物藻類植物：藻類植物：衣藻、水綿、海帶衣藻、水綿、海帶苔蘚植物：苔蘚植物：葫蘆蘚、地錢葫蘆蘚、地錢蕨類植物：蕨類植

24、物：腎厥、滿江紅腎厥、滿江紅三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.4. 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：農(nóng)桿菌特點(diǎn)：農(nóng)桿菌特點(diǎn)：(1)(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：在自然條件下在自然條件下感染雙子葉植物和裸子感染雙子葉植物和裸子植物植物，而對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能，而對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力。當(dāng)植物力。當(dāng)植物受到損傷時受到損傷時，傷口處的細(xì)胞會傷口處的細(xì)胞會分泌大量的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向分泌大量的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞這些細(xì)胞，這時農(nóng)桿菌的，這時農(nóng)桿菌的TiTi質(zhì)粒上的質(zhì)粒上的T-DNAT-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)

25、胞染可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞染色體色體DNADNA上。上。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.4. 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：轉(zhuǎn)化過程：轉(zhuǎn)化過程：(1)(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.4. 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：(2)(2)基因槍法：基因槍法：適用范圍：適用范圍：適用于適用于單子單子葉植物葉植物，但，但成本成本較高較高。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.4. 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：(3)(3)花粉管通道法：花粉管

26、通道法：適用范圍：適用范圍：適用于適用于被子植物被子植物，且十分簡便經(jīng)濟(jì)。，且十分簡便經(jīng)濟(jì)。胚珠胚珠花藥花藥花絲花絲柱頭柱頭花柱花柱子房壁子房壁子房子房雄雄蕊蕊雌雌蕊蕊三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞5.5. 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：(1)(1)導(dǎo)入方法：導(dǎo)入方法：顯微注射法顯微注射法。(2)(2)過程：過程：目的基因表達(dá)載體提純目的基因表達(dá)載體提純從雌性動物內(nèi)從雌性動物內(nèi)取出卵取出卵( (卵在體內(nèi)或體外受精卵在體內(nèi)或體外受精) )并進(jìn)行并進(jìn)行顯微注射顯微注射 含目的基因的受精卵含目的基因的受精卵胚胎早期培養(yǎng)胚胎早期培養(yǎng)至囊至囊胚期再胚期再移植移植到

27、雌性動物到雌性動物輸卵管或子宮輸卵管或子宮，使其，使其發(fā)育發(fā)育成具有成具有新性狀的動物新性狀的動物。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞6.6. 將目的基因?qū)胛⑸铮簩⒛康幕驅(qū)胛⑸铮?1)(1)原核生物特點(diǎn)：原核生物特點(diǎn)：繁殖快繁殖快、單細(xì)胞單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少遺傳物質(zhì)少。(2)(2)方法：方法：用用CaCa2+2+處理細(xì)胞處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸感受態(tài)細(xì)胞吸收收DNADNA分子分子。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞知識拓展：知識拓展：(1)不同生物的受體細(xì)胞不同不同生物的受體細(xì)胞不同：植

28、物一般為體細(xì)胞植物一般為體細(xì)胞(也可以受也可以受精卵精卵)，動物一般為受精卵動物一般為受精卵，微生物一般為大腸桿菌微生物一般為大腸桿菌。(2)上圖中發(fā)生上圖中發(fā)生與發(fā)生與發(fā)生相比，相比，會使目的基因的遺傳特性得會使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)以穩(wěn)定維持和表達(dá)，原因是在，原因是在進(jìn)行細(xì)胞分裂時，細(xì)胞核上的進(jìn)行細(xì)胞分裂時，細(xì)胞核上的DNA經(jīng)復(fù)制后平均分配到兩個經(jīng)復(fù)制后平均分配到兩個子細(xì)胞中，保證了親子代遺傳子細(xì)胞中，保證了親子代遺傳性狀的穩(wěn)定性，而性狀的穩(wěn)定性，而細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂時，細(xì)胞質(zhì)是不均分的，子細(xì)時，細(xì)胞質(zhì)是不均分的，子細(xì)胞不一定含有目的基因胞不一定含有目的基因。三、將目的基因?qū)?/p>

29、受體細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞練一練：練一練：1.1.基因工程中科學(xué)家常采用細(xì)菌、酵母菌等微生基因工程中科學(xué)家常采用細(xì)菌、酵母菌等微生物作為受體細(xì)胞，主要原因是物作為受體細(xì)胞，主要原因是( )( )A A結(jié)構(gòu)簡單，操作方便結(jié)構(gòu)簡單，操作方便B B繁殖速度快繁殖速度快C C遺傳物質(zhì)含量少、簡單遺傳物質(zhì)含量少、簡單D D性狀穩(wěn)定性狀穩(wěn)定, ,變異少變異少B2.2.在培育下列作物的轉(zhuǎn)基因品種時，適合用農(nóng)桿在培育下列作物的轉(zhuǎn)基因品種時，適合用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目的基因的是菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目的基因的是( )( )A A小麥小麥 B B玉米玉米 C C大豆大豆 D D水稻水稻C三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、

30、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞練一練：練一練：3.3.采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是的基因的做法正確的是( )( )將毒素蛋白注射到棉受精卵中將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNADNA序列，注射到棉受精卵中序列，注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNADNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)人序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)人細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白的將編碼毒素蛋白的DNADNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)

31、入受精卵注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵A.A. B. B. C. C. D. D.C三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞練一練：練一練：4.4.回答有關(guān)基因工程的問題：回答有關(guān)基因工程的問題：(1)(1)構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時，用不同類型的限制酶切割構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時，用不同類型的限制酶切割DNADNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生_末端。若要在末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，則應(yīng)選限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生擇能使二者產(chǎn)生_(_(相同、不同相同、不同) )黏性末端的限制酶。黏性末端的

32、限制酶。(2)(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時，構(gòu)建的表達(dá)載體含有人利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時，構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素基因及其啟動子等，其中啟動子的作用是胰島素基因及其啟動子等，其中啟動子的作用是_。在表達(dá)載體。在表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，常用轉(zhuǎn)化大腸桿菌時，常用_處理大腸桿菌，以利于表處理大腸桿菌，以利于表達(dá)載體進(jìn)入；為了檢測胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了達(dá)載體進(jìn)入；為了檢測胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNAmRNA，可，可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mRNAmRNA雜交，該雜交技術(shù)雜交，該雜交技術(shù)稱為稱為_。為了檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的。為了檢測胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNAm

33、RNA是否翻譯成是否翻譯成_，常用，常用_雜交技術(shù)。雜交技術(shù)。平平相同相同RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn)，有了它才能驅(qū)動基因聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn)，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)人胰島素人胰島素Ca2DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)抗原抗原抗體抗體三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞練一練：練一練：4.4.回答有關(guān)基因工程的問題：回答有關(guān)基因工程的問題：(3)(3)如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入植物細(xì)胞，如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入植物細(xì)胞，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌先要將目的基因插入農(nóng)桿菌TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的

34、_中，然后中，然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞，通過用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞，通過DNADNA重組將目的基因插入植重組將目的基因插入植物細(xì)胞的物細(xì)胞的_上。上。TDNA染色體的染色體的DNA四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定1.1. 分子水平的檢測：分子水平的檢測：(1)(1)導(dǎo)入檢測：即檢測導(dǎo)入檢測：即檢測轉(zhuǎn)基因生物的轉(zhuǎn)基因生物的DNADNA上上是否插入了目的基因是否插入了目的基因。這是這是目的基因能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺目的基因能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵傳的關(guān)鍵。方法：方法：DNADNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)。過程：過程：將轉(zhuǎn)基因生物的將轉(zhuǎn)基因生物的DNADNA提取出來提取出來，

35、在，在含有目含有目的基因的的基因的DNADNA片段片段上用上用放射性同位素等作標(biāo)記放射性同位素等作標(biāo)記，以此作為以此作為探針，使探針與基因組使探針與基因組DNADNA雜交雜交，如，如果果顯示出雜交帶顯示出雜交帶，就表明目的基因已插入染色，就表明目的基因已插入染色體體DNADNA中。中。過程：過程：放射性同放射性同 位素標(biāo)記位素標(biāo)記目的基因的目的基因的DNADNA片段片段TACGGTCATGTCGCATGCTAGTACGGTCATGTCGCATGCTAGATGCCAGTACAGCGTACGATCATGCCAGTACAGCGTACGATCGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針待測

36、轉(zhuǎn)基因生物待測轉(zhuǎn)基因生物1 1染色體染色體DNADNA單鏈單鏈TACGGTCATGTCGCATGCTAGTACGGTCATGTCGCATGCTAG待測轉(zhuǎn)基因生物待測轉(zhuǎn)基因生物2 2染色體染色體DNADNA單鏈單鏈ATCCGGTGTAGGTCATGCTCGATCCGGTGTAGGTCATGCTCGGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針GTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針顯示出雜交帶不能顯示出雜交帶四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定1.1. 分子水平的檢測：分子水平的檢測：(1)(1)導(dǎo)入檢測：即檢測導(dǎo)入檢測：即檢測轉(zhuǎn)基因生物的轉(zhuǎn)基因生物的DNA

37、DNA上上是否插入了目的基因是否插入了目的基因。方法：方法：DNADNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)。過程：過程：檢測受體細(xì)胞檢測受體細(xì)胞是否具有標(biāo)記基因所控制的是否具有標(biāo)記基因所控制的性狀性狀，如果具有標(biāo)記基因所控制的性狀，就表，如果具有標(biāo)記基因所控制的性狀，就表明受體細(xì)胞中含有目的基因，從而可以明受體細(xì)胞中含有目的基因，從而可以篩選篩選出出含有目的基因的受體細(xì)胞。含有目的基因的受體細(xì)胞。想一想：想一想：欲檢測受體細(xì)胞中是否含有目的基因，欲檢測受體細(xì)胞中是否含有目的基因，除了除了DNADNA分子雜交法外，可以如何檢測？分子雜交法外，可以如何檢測？四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定1

38、.1. 分子水平的檢測：分子水平的檢測：(2)(2)轉(zhuǎn)錄檢測：即檢測轉(zhuǎn)錄檢測：即檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了了mRNAmRNA。這是這是檢測目的基因是否發(fā)揮功能作用的檢測目的基因是否發(fā)揮功能作用的第一步第一步。方法：方法：(DNA-RNA)(DNA-RNA)分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)。過程：過程：從轉(zhuǎn)基因生物中從轉(zhuǎn)基因生物中提取出提取出mRNAmRNA，在，在含有目含有目的基因的的基因的DNADNA片段片段上用上用放射性同位素等作標(biāo)記放射性同位素等作標(biāo)記，以此作為以此作為探針，使探針與使探針與mRNAmRNA雜交雜交，如果，如果顯顯示出雜交帶示出雜交帶，就表明目的基因在轉(zhuǎn)基因生物中

39、，就表明目的基因在轉(zhuǎn)基因生物中已經(jīng)轉(zhuǎn)錄出了已經(jīng)轉(zhuǎn)錄出了mRNAmRNA。過程：過程：放射性同放射性同 位素標(biāo)記位素標(biāo)記目的基因的目的基因的DNADNA片段片段TACGGTCATGTCGCATGCTAGTACGGTCATGTCGCATGCTAGATGCCAGTACAGCGTACGATCATGCCAGTACAGCGTACGATCGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針待測轉(zhuǎn)基因生物待測轉(zhuǎn)基因生物1 1中的中的mRNAmRNAUACGGUCAUGUCGCAUGCUAUACGGUCAUGUCGCAUGCUAGG待測轉(zhuǎn)基因生物待測轉(zhuǎn)基因生物2 2中的中的mRNAmRNAAUCCGGUGU

40、AGGUCAUGCUAUCCGGUGUAGGUCAUGCUCGCGGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針GTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針顯示出雜交帶不能顯示出雜交帶四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定1.1. 分子水平的檢測：分子水平的檢測：(3)(3)翻譯檢測：即檢測翻譯檢測：即檢測目的基因是否翻譯成目的基因是否翻譯成相應(yīng)的蛋白質(zhì)相應(yīng)的蛋白質(zhì)。這是這是檢測目的基因是否發(fā)揮功能作用的檢測目的基因是否發(fā)揮功能作用的第二步第二步。方法：方法：抗原抗原抗體雜交技術(shù)抗體雜交技術(shù)。過程：過程：從轉(zhuǎn)基因生物中從轉(zhuǎn)基因生物中提取出蛋白質(zhì)提取出蛋白質(zhì)，用，

41、用相應(yīng)的相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原抗體進(jìn)行抗原抗體雜交抗體雜交，如果，如果顯示出雜交帶顯示出雜交帶，就表明目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。就表明目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。過程：過程：目的基因目的基因動物動物( (如小鼠如小鼠) )體內(nèi)體內(nèi)抗體抗體轉(zhuǎn)基因生物轉(zhuǎn)基因生物中蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)抗原蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)表達(dá)表達(dá)顯示出雜交帶目的基因已形成蛋白質(zhì)四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定2.2. 個體生物學(xué)水平的鑒定：個體生物學(xué)水平的鑒定：(1)(1)實例實例1 1：一個抗蟲或抗病的基因?qū)胫参镆粋€抗蟲或抗病的基因?qū)胫参锛?xì)胞后，是否賦予了抗蟲或抗病的特性，需細(xì)胞后，是否賦予了抗蟲或抗病的特性，需要做要做抗蟲或

42、抗病的接種實驗抗蟲或抗病的接種實驗，以確定是否具，以確定是否具有抗性以及抗性的程度。有抗性以及抗性的程度。(2)(2)實例實例2 2：有的基因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)有的基因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)品品進(jìn)行功能活性比較進(jìn)行功能活性比較，以確定轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的，以確定轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的功能活性是否與天然產(chǎn)品相同。功能活性是否與天然產(chǎn)品相同。四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定練一練：練一練：1.19761.1976年年, ,美國的科學(xué)家首次將人的生長抑制素美國的科學(xué)家首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌釋放因子的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌, ,并獲得了表達(dá)，并獲得了表達(dá)，此文中的表達(dá)是指該基因在大

43、腸桿菌此文中的表達(dá)是指該基因在大腸桿菌( )( )A.A.能進(jìn)行能進(jìn)行DNADNA復(fù)制復(fù)制B.B.能傳遞給細(xì)菌后代能傳遞給細(xì)菌后代C.C.能合成生長抑制素釋放因子能合成生長抑制素釋放因子D.D.能合成人的生長素能合成人的生長素C C四、目的基因的檢測與鑒定四、目的基因的檢測與鑒定練一練：練一練：2 2利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是( ( ) )A A棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基因棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基

44、因B B大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAmRNAC C山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素DNADNA序列序列D D酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白D D五、課堂練習(xí)五、課堂練習(xí)1.1.基因工程是在基因工程是在DNADNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的, ,在基因操作的基本步驟中在基因操作的基本步驟中, ,不進(jìn)行減基互補(bǔ)配對不進(jìn)行減基互補(bǔ)配對的步驟是的步驟是 ( )( )A.A.人工合成目的基因人工合成目的基因B.B.目的基因與載體結(jié)合目的基因與載體結(jié)合C.C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將

45、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D.D.目的基因的檢測和表達(dá)目的基因的檢測和表達(dá)C C五、課堂練習(xí)五、課堂練習(xí)2.2.下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是下列關(guān)于基因工程的敘述，錯誤的是( ( ) )A A目的基因和受體細(xì)胞均可來自動、植物或微目的基因和受體細(xì)胞均可來自動、植物或微生物生物B B限制性核酸內(nèi)切酶和限制性核酸內(nèi)切酶和DNADNA連接酶是兩類常用連接酶是兩類常用的工具酶的工具酶C C人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無生物活性原無生物活性D D載體上的抗性基因有利于篩選含重組載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNADNA的的細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)細(xì)胞和促進(jìn)目的基因的表達(dá)DD五、課堂練習(xí)五、課堂練習(xí)3.為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的_處，處，D