1、1基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素青霉素 2基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮3基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用4基因決定性狀（四）56定向基因改造設(shè)想 設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)基因工程。78910111213141516基因工程概念基因工程：在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞進行無性繁殖，使重組基因在受體

2、細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出所需要的基因產(chǎn)物。基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對象基 因操作水平DNA分子水平基本過程剪切拼接導(dǎo)入表達結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物17基因工程過程示意圖從細胞中分離出DNA限制酶截取DNA片斷分離大腸桿菌中的質(zhì)粒 DNA重組用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因181920基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀限制性內(nèi)切酶。將目的基因與運載體DNA連接，需要基因的針線DNA連接酶。將目的基因運入大腸桿菌，需要基因的運輸工具運載體。21限制性內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。特點：特異性，即識別特定核苷酸序列， 切割特定切

3、點。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。22限制性內(nèi)切酶作用過程點擊播放23DNA連接酶連接酶的作用：將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。連接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。問題用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要連接幾個磷酸二酯鍵？24DNA連接酶的作用過程點擊播放25運載體作用：將外源基因送入受體細胞。條件：能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有多個限制酶切點。具有某些標記基因種類：質(zhì)

4、粒、噬菌體和動植物病毒。要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去。能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。26質(zhì)粒的特點細胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；存在于許多細菌及酵母菌等生物中；質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細胞內(nèi)完成。問題要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需要幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA連接酶處理？ 27基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測和表達28提取目的基因?qū)⑿枰幕驈墓w生物的細胞內(nèi)提取出來。

5、取 出DNA用限制酶切斷DNA 目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。29提取目的基因的方法（一） 直接分離基因鳥槍法 將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運載體將這些片段都運載到受體生物的不同細胞中去。只要有一個細胞獲得了需要的目的基因并得以表達，基因工程就算成功了。該法最大的缺點是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。用限制酶切成許多片斷30提取目的基因的方法（二） 人工基因合成法逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)

6、。直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。DNA合成儀PCR擴增儀31目的基因與運載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。提取質(zhì)粒并用限制酶切割用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接32將目的基因?qū)胧荏w細胞并擴增基因工程中常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動植物細胞等。導(dǎo)入受體細胞常用的方法是借鑒細菌或者病毒侵染細胞的途徑。通常還要對一些受體細胞進行增大通透性

7、的處理。目的基因可以隨著受體細胞進行快速的繁殖，在很短的時間內(nèi)獲得大量的基因。將目的基因?qū)胧荏w細胞將受體細胞進行擴增33目的基因的檢測和表達（一） 前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。 細菌的檢測，將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物34目的基因的檢測和表達（二）多細胞生物的檢測，將每個受體細胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應(yīng)變化的個體進一步培養(yǎng)、研究。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基