基因工程的基本原理和技術(shù)20150305

1、 據(jù)調(diào)查：據(jù)調(diào)查：20052005年全世界約有糖尿病患者年全世界約有糖尿病患者1.81.8億億人，我國約有人，我國約有60006000萬人。萬人。 治療糖尿病的特效藥治療糖尿病的特效藥- 胰島素胰島素 胰島素是治療糖尿病的特效藥胰島素是治療糖尿病的特效藥, ,長期以來只能長期以來只能從豬、牛等動物的胰腺中提取，產(chǎn)量低成本高。從豬、牛等動物的胰腺中提取，產(chǎn)量低成本高。而微生物生長迅速，容易控制。于是科學(xué)家而微生物生長迅速，容易控制。于是科學(xué)家設(shè)設(shè)想想，若能將人的胰島素基因?qū)胛⑸矬w內(nèi)，若能將人的胰島素基因?qū)胛⑸矬w內(nèi)，改造微生物基因并得以表達(dá)，就能解決產(chǎn)量問改造微生物基因并得以表達(dá)，就能解決

2、產(chǎn)量問題，大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價格大幅下降。題，大大降低生產(chǎn)成本，使藥品價格大幅下降。 這些定向改造基因的設(shè)想能實現(xiàn)嗎？第一節(jié)基第一節(jié)基因工程的基本原理和技術(shù)因工程的基本原理和技術(shù)本節(jié)聚焦：本節(jié)聚焦：1、簡述基因工程的概念、簡述基因工程的概念2、簡述、簡述DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用重組技術(shù)所需三種基本工具的作用3、簡述基因工程載體應(yīng)具備的條件、簡述基因工程載體應(yīng)具備的條件4、認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究、認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論研究和技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新定向改造生物的遺傳性狀。1 1基因拼接的理論基礎(chǔ)基因拼接的理論基礎(chǔ)(1)大多數(shù)生物的大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是遺傳

3、物質(zhì)是DNA。(2)DNA的的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(3)雙鏈雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)。一、基因工程研究的理論基礎(chǔ)一、基因工程研究的理論基礎(chǔ)2 2外源基因在受體內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ)外源基因在受體內(nèi)表達(dá)的理論基礎(chǔ)(1)(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位?；蚴强刂粕镄誀畹莫?dú)立遺傳單位。(2)(2)遺傳信息的傳遞都遵循遺傳信息的傳遞都遵循中心法則中心法則。(3)(3)生物界共用一套生物界共用一套遺傳密碼遺傳密碼。 準(zhǔn)確切割準(zhǔn)確切割DNA的工具（的工具（“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”）限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸

4、內(nèi)切酶 （限制性內(nèi)切酶）（限制性內(nèi)切酶） DNA片段的連接工具（片段的連接工具（“分子縫紉針分子縫紉針”）DNA連接酶連接酶 基因運(yùn)載工具（基因運(yùn)載工具（“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”）運(yùn)載體運(yùn)載體二、二、DNADNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具（一）限制性核酸內(nèi)切酶（一）限制性核酸內(nèi)切酶（“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”）學(xué)生活動：閱讀學(xué)生活動：閱讀P67-P69討論完成下列討論完成下列內(nèi)容：內(nèi)容：1、限制性內(nèi)切酶的來源？、限制性內(nèi)切酶的來源？2、限制性內(nèi)切酶的種類？、限制性內(nèi)切酶的種類？3、限制性內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)？、限制性內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)？約約40004000識別雙鏈識別雙鏈DNADNA分子的分

5、子的某種特定核苷酸序列某種特定核苷酸序列, ,并且并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開二酯鍵斷開限制性內(nèi)切酶作用過程被同一種限制酶切斷的幾個被同一種限制酶切斷的幾個DNADNA是否具是否具有相同的黏性末端？有相同的黏性末端？思考思考:1、種類：、種類：2、作用部位：、作用部位：兩類兩類Ecoli DNA連接酶連接酶T4 DNA連接酶連接酶 （扶手）（扶手）（梯子）（梯子）DNA連接酶的作用過程連接酶的作用過程 限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性限制酶切割后有兩種不同的結(jié)果，一種產(chǎn)生黏性末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接

6、時，末端，一種產(chǎn)生平末端。那么恢復(fù)它們的連接時，是不是任何一種是不是任何一種DNADNA連接酶都可以呢？連接酶都可以呢？連接黏性末端連接黏性末端連接黏性末端和平末端連接黏性末端和平末端分類分類作用作用E.coli DNA連接酶連接酶連接酶連接酶T4DNA連接酶連接酶（三）“分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車” -基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體學(xué)生活動：閱讀學(xué)生活動：閱讀P70P71討論完成下列內(nèi)容：討論完成下列內(nèi)容：1 1、基因工程常用的載體有哪些？、基因工程常用的載體有哪些？2、作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？、作為基因工程的載體需要怎樣的條件呢？1. 1.能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存能

7、在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存 2.2.有一個至多個限制酶切位點(diǎn)有一個至多個限制酶切位點(diǎn)3.3.有遺傳標(biāo)記基因有遺傳標(biāo)記基因4.4.對受體細(xì)胞無害、易分離對受體細(xì)胞無害、易分離小結(jié)小結(jié)DNA 重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” “分子縫合針分子縫合針” “分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車”限制限制（性核酸內(nèi)切）（性核酸內(nèi)切）酶酶DNA連接酶連接酶基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是的識別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限，限制性內(nèi)切酶制性內(nèi)切酶的識別序列和切點(diǎn)是的識別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上。在質(zhì)粒上有酶有酶的一個切點(diǎn)，在目的基因的兩

8、側(cè)各有的一個切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個酶個酶的切的切點(diǎn)。點(diǎn)。請畫出質(zhì)粒被限制酶請畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶請畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后所形成的黏性末切割后所形成的黏性末端。端。在在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？為什么？形成的黏性末端能否連接起來？為什么？設(shè)想一 能否培養(yǎng)出具有抗蟲性狀的抗蟲棉呢？DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA連接酶連接酶區(qū)別區(qū)別1 1區(qū)別區(qū)別2 2相同點(diǎn)相同點(diǎn)1)1)只能將只能將單個核苷酸單個核苷酸連連接到已有的核酸片

9、段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵形成形成磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵1)1)在在兩個兩個DNADNA片段之片段之間間形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵2)2)以以一條一條DNADNA鏈為模板，鏈為模板，連接成一條互補(bǔ)連接成一條互補(bǔ)的的DNADNA鏈鏈2)2)將將DNADNA雙鏈上的雙鏈上的兩兩個缺口同時連接起來，個缺口同時連接起來，不需要模板不需要模板DNADNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具想一想想一想:獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉需要做哪些工作獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉需要做哪些工作呢呢? 基因工程的基本操作程序主要包括基因工程的基本操作程序主要包括四個基本步驟：四個基本步驟：1 1）目的基因的

10、獲?。┠康幕虻墨@取2 2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建）基因表達(dá)載體的構(gòu)建3 3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4 4）目的基因的檢測與鑒定）目的基因的檢測與鑒定 原核生物原核生物為什么沒有在長期的進(jìn)化過程中由于為什么沒有在長期的進(jìn)化過程中由于外源外源DNA的入侵而滅絕，有什么保護(hù)機(jī)制？的入侵而滅絕，有什么保護(hù)機(jī)制？這類酶在原核生物中起什么作用這類酶在原核生物中起什么作用?為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的為什么細(xì)菌中限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？（一） 限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶基因的針線：基因的針線：DNA連接酶連接酶G A A T T CC T T A A GG A A T

11、 T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切割用同種限制酶切割基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個基因送乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是胞的工具就是載體載體?；蚬こ痰妮d體被喻為基因工程的載體被喻為：分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車基因工程產(chǎn)品抗蟲害的玉米轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因鮭魚轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)（一）限制性核酸內(nèi)切酶（分子手術(shù)刀）（一）限制性核酸內(nèi)切酶（分子手術(shù)刀）A、來源、來源:C、作用、作用: 識別雙鏈識別雙鏈DNADNA分子的某分子的某種特定核苷酸種特定核苷酸序列序列, ,并且使每一條鏈中特定部位的兩并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開. .B B、種類：種類：約約40004000作為載體的必要條件作為載體的必要條件 1. 1.能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)