基因工程及其他育種方法

基因工程及其他育種方法2023/4/5第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四一、基因工程概念基因工程概念工具過程應(yīng)用又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四基因工程的別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平獲得人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)實(shí)質(zhì)基因重組第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四

基因工程的基本內(nèi)容基因工程基本步驟基因工程的工具限制性內(nèi)切酶DNA連接酶運(yùn)載體2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合4.目的基因的檢測(cè)和表達(dá)3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.提取目的基因第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四二基因操作的工具１、基因的剪刀──限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

（2）特點(diǎn)：一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。（1）指一類酶，非一種酶?；蚬こ谈拍罟ぞ哌^程應(yīng)用（3）作用部位：磷酸二酯鍵（4）作用結(jié)果：形成黏性末端2023/4/5第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四重播第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四思考：要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？切兩個(gè)切口，就會(huì)產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來，就可以合成重組的DNA分子了。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割2023/4/5第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四２、基因的針線──DNA連接酶

（1）連接的部位：DNA聚合酶DNA連接酶化學(xué)本質(zhì)作用部位模板（2）結(jié)果：DNA雙鏈片段間的磷酸二酯鍵，不是氫鍵。（3）與DNA聚合酶的異同蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)單個(gè)脫氧核苷酸+片段磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵DNA片段+DNA片段需要（DNA一條鏈）不需要形成重組DNA第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

3.種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。1.作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。2.條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)自主復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，使外源基因插入其中。具有某些標(biāo)記基因，以便進(jìn)行篩選。如抗菌素抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因4）對(duì)受體細(xì)胞無害，不影響其正?；顒?dòng)。第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.2023/4/5第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四四個(gè)基本步驟：三基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測(cè)和表達(dá)基因工程概念工具過程應(yīng)用第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四2.目的基因的提取方法直接分離基因人工合成基因反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：鳥槍法（從基因文庫中獲?。?.目的基因:人們所需要轉(zhuǎn)移的基因。蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列推測(cè)推測(cè)目的基因化學(xué)合成目的基因的mRNA單鏈DNA(cDNA)雙鏈DNA(即目的基因)反轉(zhuǎn)錄合成目的基因的擴(kuò)增：PCR技術(shù)（一）提取目的基因第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四質(zhì)粒DNA分子同一種限制酶處理一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端兩個(gè)切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）三種情況：目的基因與目的基因結(jié)合質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合

目的基因與質(zhì)粒結(jié)合（二）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有幾種情況？第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（1）導(dǎo)入方法：（唯一沒有出現(xiàn)堿基互補(bǔ)配對(duì)的過程）（2）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同①導(dǎo)入植物細(xì)胞---農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入微生物細(xì)胞----受體細(xì)胞：細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性增大重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞目的基因隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制氯化鈣借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑感受態(tài)細(xì)胞法②導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞---（體細(xì)胞、卵細(xì)胞）（卵細(xì)胞）顯微注射法2023/4/5第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四（四）目的基因的檢測(cè)和表達(dá)無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物（2）表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)（1）檢測(cè)：如抗菌素抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因2023/4/5第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運(yùn)載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測(cè)基因工程操作的基本步驟2023/4/5第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四限制酶DNA連接酶運(yùn)載體受體3．步驟：提取目的基因→目的基因與________結(jié)合→將目的基因?qū)隷_______→目的基因的__________運(yùn)載體受體細(xì)胞檢測(cè)與鑒定育種藥物環(huán)境第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四1、基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國(guó))乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)育種第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四通過研究“基因敲除”的耗子將幫助研究人類的癌癥、糖尿病和高血壓等慢性疾病與遺傳的關(guān)系。轉(zhuǎn)基因羊

具有生長(zhǎng)快、毛質(zhì)、肉質(zhì)好、疾病少及耐粗飼料等優(yōu)點(diǎn)。藥物第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測(cè)：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來環(huán)境第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四C2023/4/5第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四1.（2008上海高考生物巻）以重組DNA技術(shù)為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請(qǐng)回答下列問題。（1）獲得目的基因的方法通常包括

和

。（2）切割和連接DNA分子所使用的酶分別是

和

。（3）運(yùn)送目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體一般選用病毒或

，后者的形狀成

。（4）由于重組DNA分子成功導(dǎo)入受體細(xì)胞的頻率

，所以在轉(zhuǎn)化后通常需要進(jìn)行

操作。（5）將人胰島素基因分別導(dǎo)入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產(chǎn)的胰島素在功能和

序列上是相同的。答案：（1）從基因文庫中獲取化學(xué)合成（人工合成）（2）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）DNA連接酶（3）質(zhì)粒小型環(huán)狀（4）低篩選（5）氨基酸第24頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四(1)圖中基因工程的基本過程可以概括為“四步曲”：________；_____________；___________

____；_____________。(