基因決定性狀（一）青霉菌能產生對人類有用的抗生素——青霉素1基因決定性狀（一）青霉菌能產生對人類有用的抗生素——青霉素基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮2基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮2基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用3基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用3基因決定性狀（四）4基因決定性狀（四）455定向基因改造設想

設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？設想二能否讓微生物產生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設想三經過多年的努力，科學家于20世紀70年代創立了可以定向改造生物的新技術——基因工程。6定向基因改造設想設想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的778899101011111212131314141515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，然后導入受體細胞進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出所需要的基因產物。基因工程的別名基因拼接技術或DNA重組技術操作環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→導入→表達結果人類需要的基因產物16基因工程概念 基因工程：在生物體外，通過對DNA分子進行人工基因工程過程示意圖①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質粒④DNA重組⑤用重組質粒轉化大腸桿菌⑥培養大腸桿菌克隆大量基因17基因工程過程示意圖①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶18181919基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細胞內提取，需要基因的剪刀——限制性內切酶。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。20基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細胞內提取，20限制性內切酶分布：主要在微生物中。特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。結果：產生黏性未端（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。目前已發現的限制酶有200多種。21限制性內切酶分布：主要在微生物中。一種限制酶只能識別一種特定限制性內切酶作用過程點擊播放22限制性內切酶作用過程點擊播放22DNA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？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，DNA連接酶的作用過程點擊播放24DNA連接酶的作用過程點擊播放24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。具有某些標記基因種類：質粒、噬菌體和動植物病毒。要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去。能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。25運載體作用：將外源基因送入受體細胞。要讓一個從甲生物細胞質粒的特點細胞染色體外能自主復制的小型環狀DNA分子；質粒是基因工程中最常用的運載體；最常用的質粒是大腸桿菌的質粒；存在于許多細菌及酵母菌等生物中；質粒的存在對宿主細胞無影響；質粒的復制只能在宿主細胞內完成。問題要想將某個特定基因與質粒相連，需要幾種限制性內切酶和幾種DNA連接酶處理？

26質粒的特點細胞染色體外能自主復制的小型環狀DNA分子；問題要基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測和表達27基因操作的基本步驟提取目的基因27提取目的基因將需要的基因從供體生物的細胞內提取出來。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。28提取目的基因將需要的基因從供體生物的細胞內提取出來。取出D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移到原核生物中去。用限制酶切成許多片斷29提取目的基因的方法（一）直接分離基因——鳥槍法將供提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉錄法：以信使RNA為模板，在逆轉錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。直接合成法：根據蛋白質的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應的基因。DNA合成儀PCR擴增儀30提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉錄法：以信使RN目的基因與運載體結合用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之出現一個切口，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。提取質粒并用限制酶切割用連接酶將目的基因和質粒連接31目的基因與運載體結合用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之將目的基因導入受體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、土壤農桿菌和動植物細胞等。導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，在很短的時間內獲得大量的基因。將目的基因導入受體細胞將受體細胞進行擴增32將目的基因導入受體細胞并擴增基因工程中常用的受體細胞有大腸桿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形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落，保留有表達產物的進一步培養、研究。無表達產物無表達產物有表達產物無表達產物33目的基因的檢測和表達（一）前三步的處理十分繁鎖，為保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并誘導發育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達（是否表現出相應的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應變化的個體進一步培養、研究。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。34目的基因的檢測和表達（二）多細胞生物的檢測，將每個受體細胞單結束語退出謝謝，再見！35結束語退出謝謝，再見！35幾種限制性內切酶返回36幾種限制性內切酶返回36DNA連接酶的作用過程返回37DNA連接酶的作用過程返回37DNA連接酶的作用原理返回38DNA連接酶的作用原理返回38質粒返回39質粒返回39目的基因與質粒的連接返回40目的基因與質粒的連接返回40基因決定性狀（一）青霉菌能產生對人類有用的抗生素——青霉素41基因決定性狀（一）青霉菌能產生對人類有用的抗生素——青霉素基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮42基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮2基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用43基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用3基因決定性狀（四）44基因決定性狀（四）4455定向基因改造設想

設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？設想二能否讓微生物產生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設想三經過多年的努力，科學家于20世紀70年代創立了可以定向改造生物的新技術——基因工程。46定向基因改造設想設想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的477488499501051115212531354145515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，然后導入受體細胞進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內表達，產生出所需要的基因產物。基因工程的別名基因拼接技術或DNA重組技術操作環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→導入→表達結果人類需要的基因產物56基因工程概念 基因工程：在生物體外，通過對DNA分子進行人工基因工程過程示意圖①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質粒④DNA重組⑤用重組質粒轉化大腸桿菌⑥培養大腸桿菌克隆大量基因57基因工程過程示意圖①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶58185919基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細胞內提取，需要基因的剪刀——限制性內切酶。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。60基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細胞內提取，20限制性內切酶分布：主要在微生物中。特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。結果：產生黏性未端（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。目前已發現的限制酶有200多種。61限制性內切酶分布：主要在微生物中。一種限制酶只能識別一種特定限制性內切酶作用過程點擊播放62限制性內切酶作用過程點擊播放22DNA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？63DNA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，DNA連接酶的作用過程點擊播放64DNA連接酶的作用過程點擊播放24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。具有某些標記基因種類：質粒、噬菌體和動植物病毒。要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去。能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。65運載體作用：將外源基因送入受體細胞。要讓一個從甲生物細胞質粒的特點細胞染色體外能自主復制的小型環狀DNA分子；質粒是基因工程中最常用的運載體；最常用的質粒是大腸桿菌的質粒；存在于許多細菌及酵母菌等生物中；質粒的存在對宿主細胞無影響；質粒的復制只能在宿主細胞內完成。問題要想將某個特定基因與質粒相連，需要幾種限制性內切酶和幾種DNA連接酶處理？

66質粒的特點細胞染色體外能自主復制的小型環狀DNA分子；問題要基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測和表達67基因操作的基本步驟提取目的基因27提取目的基因將需要的基因從供體生物的細胞內提取出來。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。68提取目的基因將需要的基因從供體生物的細胞內提取出來。取出D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移到原核生物中去。用限制酶切成許多片斷69提取目的基因的方法（一）直接分離基因——鳥槍法將供提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉錄法：以信使RNA為模板，在逆轉錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。直接合成法：根據蛋白質的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應的基因。DNA合成儀PCR擴增儀70提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉錄法：以信使RN目的基因與運載體結合用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之出現一個切口，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。提取質粒并用限制酶切割用連接酶將目的基因和質粒連接71目的基因與運載體結合用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之將目的基因導入受體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、土壤農桿菌和動植物細胞等。導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，在很短的時間內獲得大量的基因。將目的基因導入受體細胞將受體細胞進行擴增72將目的基因導入受