10十二月2022專題1基因工程[1]10十二月2022專題1基因工程[1]1基礎理論

和技術的發展

催生了基因工程閱讀課本第2頁專題1基因工程[1]基礎理論

21.1DNA重組技術的基本工具是在生物體外，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，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的新的生物類型和生物產品分析概念：工具為什么要加工什么是表達用什么導入專題1基因工程[1]1.1DNA重組技術的基本工具是在生物體外，通過對DNA分3基因操作的工具

基因的剪刀（分子手術刀）——限制性核酸內切酶（限制酶）

基因的針線（分子縫合針）——DNA連接酶

基因的運輸工具（分子運輸車）——運載體

到哪里去尋找這種酶專題1基因工程[1]基因操作的工具基因的剪刀（分子手術刀）到哪里去尋找這種酶專4（1）限制酶

①分布：主要在原核生物中。②作用特點:專一性，識別特定核苷酸序列，切割特定切點。

③結果：產生黏性未端和平末端

④舉例：EcoR1限制酶、Sma1限制酶

與我們學過的DNA酶相同嗎？識別序列的特點作用是什么兩者的區別這兩種酶切的特點切斷的是什么鍵專題1基因工程[1]（1）限制酶

①分布：主要在原核生物中。與我5限制酶的識別特點以中軸線雙側的DNA上堿基呈反向對稱，重復排列

如：GAA

TTCCCCGGG

CTT

AAGGGGCCC專題1基因工程[1]限制酶的識別特點以中軸線雙側的DNA上堿基呈反向對稱，重復排6（2）DNA連接酶

①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸二酯鍵（梯子的扶手）②結果：兩個相同的未端的連接。③舉例：E·coliDNA連接酶

T4DNA連接酶

與DNA聚合酶相同嗎二者在性質上的區別專題1基因工程[1]（2）DNA連接酶

①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間7（3）運載體

①作用：將外源基因送入受體細胞。

②具備的條件：能在宿主細胞內復制并穩定地保存。

具有多個限制酶切點。

具有某些標記基因對受體細胞無害

③舉例：質粒、噬菌體和動植物病毒。

為什么要具備這些條件專題1基因工程[1]（3）運載體

①作用：將外源基因送81.2基因工程的基本操作程序為什么要獲得目的基因為什么要把目的基因與載體結合受體細胞是指什么為什么要進行檢測專題1基因工程[1]1.2基因工程的為什么要獲得目的基因為什么要把目的基因受體細9第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

專題1基因工程[1]10基因文庫的構建模式圖通過對受體菌的培養而儲存基因專題1基因工程[1]基因文庫的構建模式圖通過對專題1基因工程[1]11第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術合成DNA

PCR:聚合酶鏈式反應.是以DNA變性、復制的某些特性為原理設計的.前提條件是必須對目的基因有一定的了解，需要設計引物。

專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。12PCR原理圖

專題1基因工程[1]PCR原理圖專題1基因工程[1]13PCR的過程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，分開成為單鏈DNA。

（2）以DNA小段寡聚核苷酸做引物，在50℃的溫度下，找到可以配對的正鏈和負鏈，形成互補結合（3）在70℃高溫下，合成一條與模板DNA單鏈（正鏈或負鏈）互補結合的DNA新鏈。

（4）以上三個步驟周而復始，即反應體系的溫度從90oC-50oC-75oC，目的基因的量不斷增加反應體系中經歷：變性——淬火——合成——重復。結果：目的基因的量成指數形式擴增（2n)高溫的作用是？引物是怎樣獲得的？四種脫氧核苷三磷酸（4XdNTP)酶高溫DNA聚合酶（Taq酶），原料專題1基因工程[1]PCR的過程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，14第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉錄）專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。15由mRNA反轉錄形成cDNAmRNADNA單鏈DNA單鏈RNA–DNA雜交分子RNA–DNA雜交分子單鏈DNA單鏈DNA雙鏈DNA逆轉錄使RNA降解復制核酸酶H??形成氫鍵專題1基因工程[1]由mRNA反轉錄形成cDNAmRNA16第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉錄）4.采用DNA合成儀人工合成長度不是很大的DNA片段。5.用機械的方法，如超聲波把打成片段。專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。17原核生物基因表達的調控乳糖代謝基因表達調控圖解：(有乳糖時)ＲＰＯ

lacZlacY

lacA調節基因啟動子操縱基因結構基因RNA聚合酶信使RNA轉錄翻譯阻抑物與乳糖結合后構象發生了改變，因而不能與操縱基因結合，使得結構基因進行轉錄。阻抑物乳糖轉錄半乳糖苷酶酶酶專題1基因工程[1]原核生物基因表達的調控乳糖代謝基因表達調控圖解：(有乳糖時18第二步：基因表達載體的構建核心目的基因與載體結合成為重組基因需要哪兩種工具專題1基因工程[1]第二步：基因表達載體的構建核心目的基因與載體結合成為重組基19總結：表達載體需由哪幾部分組成復制原點啟動子目的基因終止子標記基因它們的作用是？專題1基因工程[1]總結：表達載體需由哪幾部分組成復制原點它們的作用是？專題1基20第三步：將目的基因導入受體細胞

將目的基因導入植物細胞將目的基因導入動物細胞將目的基因導入微生物細胞什么叫轉化常用的轉化方法有哪些？具體過程？專題1基因工程[1]第三步：將目的基因導入受體細胞

將目的基因導入植物細胞什么叫21第四步：目的基因的檢測與鑒定首先：其次：最后：還要：檢測與鑒定哪些環節具體方法？專題1基因工程[1]第四步：目的基因的檢測與鑒定首先：檢測與鑒定哪些環節具體專題22DNA分子雜交技術基因探針：核酸分子探針是指特定的已知核酸片段，能與互補核酸序列退火雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測。滿足：（1）必須是單鏈，（2）帶有容易被檢測出來的標記物。專題1基因工程[1]DNA分子雜交技術基因探針：核酸分子探針是指特定的已知核酸片23編碼區上游編碼區下游RNA聚合酶結合位點RNA聚合酶結合位點編碼蛋白質調控調控原核細胞真核細胞真核細胞專題1基因工程[1]編碼區上游編碼區下游RNA聚合原核細胞真核細胞真核細胞專題1241、3基因工程的應用轉基因生物目的基因目的基因來源抗蟲植物Bt毒蛋白基因蘇云金芽胞桿菌（如：抗蟲蛋白酶抑制劑基因植物棉）淀粉酶抑制劑基因植物凝集素基因抗病植物病毒外殼蛋白基因（如：轉基病毒的復制酶基因因煙草）幾丁質酶基因請繼續把表格完成專題1基因工程[1]1、3基因工程的應用轉基因生物目的基因目的基因來源抗蟲植物25抗逆轉基因植物抗凍蛋白基因魚抗除草劑基因轉基因玉米富含賴氨酸的蛋白質編碼基因轉基因延熟番茄控制番茄果實成熟的基因轉基因矮牽牛植物花青素代謝有關的基因轉基因鯉魚外源生長激素基因人轉基因牛腸乳糖酶基因人轉基因牛（羊）抗凝血酶基因、血清白蛋白基因、生長激素基因、a-抗胰蛋白酶轉基因煙草發光基因螢火蟲專題1基因工程[1]抗逆轉基因植物抗凍蛋白基因魚抗除草劑基因轉基因玉米富含賴氨酸26工程菌細胞因子、抗體、疫苗、激素、白細胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗基因治療腺苷酸脫氨酶基因功能正常的基因反義基因自殺基因器官移植的供體動物被導入某種調節因子的器官供體基因組專題1基因工程[1]工程菌細胞因子、抗體、疫苗、激素、白細胞介素-2、干擾素、乙271、4蛋白質工程的崛起蛋白質工程的概念是研究蛋白質的結構及結構與功能的關系，然后人為地設計一個新蛋白質，并按這個設計的蛋白質結構去改變其基因結構，從而產生新的蛋白質。

或者從蛋白質結構與功能的關系出發，定向地改造天然蛋白質的結構，特別是對功能基因的修飾，也可以制造新型的蛋白質。專題1基因工程[1]1、4蛋白質工程的崛起專題1基因工程[1]28專題1基因工程[1]專題1基因工程[1]29一、蛋白質的改造干擾素在體外保存困難玉米中賴氨酸含量比較低將分子中的一個半胱氨酸轉變成絲氨酸第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸解除賴氨酸對酶活性的限制賴氨酸天冬氨酸激酶二氫吡啶二羧酸合成酶專題1基因工程[1]一、蛋白質的改造干擾素在體外保存困難將分子中的一個半胱氨酸轉30二、蛋白質工程的基本原理天然蛋白質的合成過程時怎樣的？遵循中心法則，并需經過高級空間結構的轉變專題1基因工程[1]二、蛋白質工程的基本原理天然蛋白質的合成過程時怎樣的？遵循中31蛋白質工程的途徑預期蛋白質功能設計蛋白質結構推測氨基酸序列相應的脫氧核苷酸序列（基因）投入生產依賴于什么工程根據什么預期包括哪些方面的結構依據是什么專題1基因工程[1]蛋白質工程的途徑預期蛋白質功能設計蛋白質結構推測氨基酸序列相32討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。有多少種？（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？專題1基因工程[1]討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：專題1基因工程[1]33專題1基因工程[1]專題1基因工程[1]34（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。有多少種？（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？mRNA序列為：GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）

脫氧核苷酸序列：CGA（或G或T或C）ACCTTT（或C）TACAAA（或G）。16種確定目的基因的堿基序列后，就可以根據人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。

專題1基因工程[1]（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿35蛋白質工程操作程序的基本思路與

基因工程的不同

基因工程是遵循中心法則，從DNA→mRNA→蛋白質→折疊產生功能，生產出自然界已有的蛋白質。蛋白質工程是：確定蛋白質的功能→蛋白質應有的高級結構→蛋白質應具備的折疊狀態→應有的氨基酸序列→應有的堿基排列，創造自然界不存在的蛋白質。

專題1基因工程[1]蛋白質工程操作程序的基本思路與

基因工程的不同基因工程是遵36蛋白質工程的進展和前景1、蛋白質工程的誕生是有其理論與技術條件的，它是隨著分子生物學、晶體學以及計算機技術的發展而誕生的，與基因組學、蛋白質組學、生物信息學的發展等因素有關2、現狀：成功的例子不多，主要是因為蛋白質發揮其功能需要依賴于正確的空間結構，而科學家目前對大多數蛋白質的空間結構了解很少。專題1基因工程[1]蛋白質工程的進展和前景1、蛋白質工程的誕生是有其理論與技術條3710十二月2022專題1基因工程[1]10十二月2022專題1基因工程[1]38基礎理論

和技術的發展

催生了基因工程閱讀課本第2頁專題1基因工程[1]基礎理論

391.1DNA重組技術的基本工具是在生物體外，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，然后導入受體細胞內進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的新的生物類型和生物產品分析概念：工具為什么要加工什么是表達用什么導入專題1基因工程[1]1.1DNA重組技術的基本工具是在生物體外，通過對DNA分40基因操作的工具

基因的剪刀（分子手術刀）——限制性核酸內切酶（限制酶）

基因的針線（分子縫合針）——DNA連接酶

基因的運輸工具（分子運輸車）——運載體

到哪里去尋找這種酶專題1基因工程[1]基因操作的工具基因的剪刀（分子手術刀）到哪里去尋找這種酶專41（1）限制酶

①分布：主要在原核生物中。②作用特點:專一性，識別特定核苷酸序列，切割特定切點。

③結果：產生黏性未端和平末端

④舉例：EcoR1限制酶、Sma1限制酶

與我們學過的DNA酶相同嗎？識別序列的特點作用是什么兩者的區別這兩種酶切的特點切斷的是什么鍵專題1基因工程[1]（1）限制酶

①分布：主要在原核生物中。與我42限制酶的識別特點以中軸線雙側的DNA上堿基呈反向對稱，重復排列

如：GAA

TTCCCCGGG

CTT

AAGGGGCCC專題1基因工程[1]限制酶的識別特點以中軸線雙側的DNA上堿基呈反向對稱，重復排43（2）DNA連接酶

①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸二酯鍵（梯子的扶手）②結果：兩個相同的未端的連接。③舉例：E·coliDNA連接酶

T4DNA連接酶

與DNA聚合酶相同嗎二者在性質上的區別專題1基因工程[1]（2）DNA連接酶

①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間44（3）運載體

①作用：將外源基因送入受體細胞。

②具備的條件：能在宿主細胞內復制并穩定地保存。

具有多個限制酶切點。

具有某些標記基因對受體細胞無害

③舉例：質粒、噬菌體和動植物病毒。

為什么要具備這些條件專題1基因工程[1]（3）運載體

①作用：將外源基因送451.2基因工程的基本操作程序為什么要獲得目的基因為什么要把目的基因與載體結合受體細胞是指什么為什么要進行檢測專題1基因工程[1]1.2基因工程的為什么要獲得目的基因為什么要把目的基因受體細46第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

專題1基因工程[1]47基因文庫的構建模式圖通過對受體菌的培養而儲存基因專題1基因工程[1]基因文庫的構建模式圖通過對專題1基因工程[1]48第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術合成DNA

PCR:聚合酶鏈式反應.是以DNA變性、復制的某些特性為原理設計的.前提條件是必須對目的基因有一定的了解，需要設計引物。

專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。49PCR原理圖

專題1基因工程[1]PCR原理圖專題1基因工程[1]50PCR的過程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，分開成為單鏈DNA。

（2）以DNA小段寡聚核苷酸做引物，在50℃的溫度下，找到可以配對的正鏈和負鏈，形成互補結合（3）在70℃高溫下，合成一條與模板DNA單鏈（正鏈或負鏈）互補結合的DNA新鏈。

（4）以上三個步驟周而復始，即反應體系的溫度從90oC-50oC-75oC，目的基因的量不斷增加反應體系中經歷：變性——淬火——合成——重復。結果：目的基因的量成指數形式擴增（2n)高溫的作用是？引物是怎樣獲得的？四種脫氧核苷三磷酸（4XdNTP)酶高溫DNA聚合酶（Taq酶），原料專題1基因工程[1]PCR的過程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，51第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉錄）專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。52由mRNA反轉錄形成cDNAmRNADNA單鏈DNA單鏈RNA–DNA雜交分子RNA–DNA雜交分子單鏈DNA單鏈DNA雙鏈DNA逆轉錄使RNA降解復制核酸酶H??形成氫鍵專題1基因工程[1]由mRNA反轉錄形成cDNAmRNA53第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉錄）4.采用DNA合成儀人工合成長度不是很大的DNA片段。5.用機械的方法，如超聲波把打成片段。專題1基因工程[1]第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。54原核生物基因表達的調控乳糖代謝基因表達調控圖解：(有乳糖時)ＲＰＯ

lacZlacY

lacA調節基因啟動子操縱基因結構基因RNA聚合酶信使RNA轉錄翻譯阻抑物與乳糖結合后構象發生了改變，因而不能與操縱基因結合，使得結構基因進行轉錄。阻抑物乳糖轉錄半乳糖苷酶酶酶專題1基因工程[1]原核生物基因表達的調控乳糖代謝基因表達調控圖解：(有乳糖時55第二步：基因表達載體的構建核心目的基因與載體結合成為重組基因需要哪兩種工具專題1基因工程[1]第二步：基因表達載體的構建核心目的基因與載體結合成為重組基56總結：表達載體需由哪幾部分組成復制原點啟動子目的基因終止子標記基因它們的作用是？專題1基因工程[1]總結：表達載體需由哪幾部分組成復制原點它們的作用是？專題1基57第三步：將目的基因導入受體細胞

將目的基因導入植物細胞將目的基因導入動物細胞將目的基因導入微生物細胞什么叫轉化常用的轉化方法有哪些？具體過程？專題1基因工程[1]第三步：將目的基因導入受體細胞

將目的基因導入植物細胞什么叫58第四步：目的基因的檢測與鑒定首先：其次：最后：還要：檢測與鑒定哪些環節具體方法？專題1基因工程[1]第四步：目的基因的檢測與鑒定首先：檢測與鑒定哪些環節具體專題59DNA分子雜交技術基因探針：核酸分子探針是指特定的已知核酸片段，能與互補核酸序列退火雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測。滿足：（1）必須是單鏈，（2）帶有容易被檢測出來的標記物。專題1基因工程[1]DNA分子雜交技術基因探針：核酸分子探針是指特定的已知核酸片60編碼區上游編碼區下游RNA聚合酶結合位點RNA聚合酶結合位點編碼蛋白質調控調控原核細胞真核細胞真核細胞專題1基因工程[1]編碼區上游編碼區下游RNA聚合原核細胞真核細胞真核細胞專題1611、3基因工程的應用轉基因生物目的基因目的基因來源抗蟲植物Bt毒蛋白基因蘇云金芽胞桿菌（如：抗蟲蛋白酶抑制劑基因植物棉）淀粉酶抑制劑基因植物凝集素基因抗病植物病毒外殼蛋白基因（如：轉基病毒的復制酶基因因煙草）幾丁質酶基因請繼續把表格完成專題1基因工程[1]1、3基因工程的應用轉基因生物目的基因目的基因來源抗蟲植物62抗逆轉基因植物抗凍蛋白基因魚抗除草劑基因轉基因玉米富含賴氨酸的蛋白質編碼基因轉基因延熟番茄控制番茄果實成熟的基因轉基因矮牽牛植物花青素代謝有關的基因轉基因鯉魚外源生長激素基因人轉基因牛腸乳糖酶基因人轉基因牛（羊）抗凝血酶基因、血清白蛋白基因、生長激素基因、a-抗胰蛋白酶轉基因煙草發光基因螢火蟲專題1基因工程[1]抗逆轉基因植物抗凍蛋白基因魚抗除草劑基因轉基因玉米富含賴氨酸63工程菌細胞因子、抗體、疫苗、激素、白細胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗基因治療腺苷酸脫氨酶基因功能正常的基因反義基因自殺基因器官移植的供體動物被導入某種調節因子的器官供體基因組專題1基因工程[1]工程菌細胞因子、抗體、疫苗、激素、白細胞介素-2、干擾素、乙641、4蛋白質工程的崛起蛋白質工程的概念是研究蛋白質的結構及結構與功能的關系，然后人為地設計一個新蛋白質，并按這個設計的蛋白質結構去改變其基因結構，從而產生新的蛋白質。

或者從蛋白質結構與功能的關系出發，定向地改造天然蛋白質的結構，特別是對功能基因的修飾，也可以制造新型的蛋白質。專題1基因工程[1]1、4蛋白質工程的崛起專題1基因工程[1]65專題1基因工程[1]專題1基因工程[1]66一、蛋白質的改造干擾素在體外保存困難玉米中賴氨酸含量比較低將分子中的一個半胱氨酸轉變成絲氨酸第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸解除賴氨酸對酶活性的限制賴氨