生物选修3专题1基因工程.ppt

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1、专题1:基因工程基因工程的概念基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。基因工程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。1.1DNA重组技术的基本工具一.限制性核酸内切酶—“分子的手术刀”二.DNA连接酶—“分子缝合

2、针”三.基因进入受体细胞的体—“分子运输车”一、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（1）性质：一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且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。大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。（2）分布：主要在原核生物中。迄今从不同的微生物中分离出了约4000种限制酶。（3）限制酶在原核生物中的作用是什么吗？原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，限制酶是原核生物的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，使之失效，达到

3、保证自身的安全的目的。（4）为什么细菌中限制酶不剪切细菌本身的DNA？因为微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，对于外源入侵的DNA可以降解；含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。（5）限制酶所识别的序列有什么特点？所识别序列的中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。（5）作用结果：产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。（6）用同一种限制性酶处理不同DN

4、A片段，会形成同样的黏性末端，可进行重组。2、DNA连接酶——“分子缝合针”（1）作用：将双链的DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（2）种类：E·coliDNA连接酶从大肠杆菌中分离得到，只能将双链DNA片段互补的粘性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。T4DNA连接酶从T4噬菌体中分离得到，既可“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。（3）DNA连接酶与DNA聚合酶是一

5、回事吗？为什么？不是一回事。相同点：两者都是形成磷酸二酯键。不同点：DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。3、基因进入受体细胞的运载体常用运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒质粒存在：存在于细菌及酵母菌的染色体以外。特性：是很小的环状DNA分子，在细胞染色体外能够自我复制。大肠杆菌质粒的分子结构示意图大肠杆菌质粒的分子结构示意图天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？

6、作为运载体的条件：（1）必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到运载体上去，而且这些位点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。（2）必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。（3）必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。（4）必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到受体细胞外的其他生物细胞中的。（5）分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作。故天然的DNA分子一般不能直接用做基因工

7、程运载体。1.2、基因工程的基本操作程序1、目的基因的获取；2、基因表达载体的构建；3、将目的基因导入受体细胞；4、目的基因的检测与鉴定；1、目的基因的获取目的基因是人们所需要转移或改造的基因，获取目的基因是实施基因工程的第一步。如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、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。人工合成基因法1）反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因

8、的mRNA单链DNA(cDNA)双链DNA(即目的基因)反转录合成2）根据已知的氨基酸序列合成DNA法：根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？1）DNA序列自动测序仪：对提取出来的基因进行核苷酸序列分析。2）PCR技术：使目的基因的片段在短时间内成百万倍地