選修3

現代生物科技專題專題1基因工程DNA重組技術的基本工具基因工程的基本操作程序基因工程應用蛋白質工程的崛起1.2基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的獲取目的基因主要指編碼蛋白質的結構基因.

目前被較廣泛提取使用的目的基因有：生物抗逆性相關基因、與優良品質相關的基因、與生物藥物和保健品相關的基因、與毒物降解相關的基因、與工業用酶相關的基因等。如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、生物各抗性基因等。目的基因的獲取1.從基因文庫中獲取目的基因基因文庫基因組文庫部分基因文庫基因文庫的構建提取某種生物的全部DNA用適當的限制酶切一定大小的DNA片段將DNA片段與載體連接導入受體菌中儲存基因組文庫某種生物的mRNA單鏈互補DNA雙鏈cDNA片段導入受體菌中儲存與載體連接cDNA文庫逆轉錄目的基因的獲取2.利用PCR技術擴增目的基因

PCR技術的名稱叫什么?其原理是什么?其做法包括幾步?需要什么條件?3.化學方法人工合成(DNA合成儀)第二步:基因表達載體的構建構建基因表達載體的目的是什么?基因表達載體的組成包括哪幾部分?各有什么作用?第三步:將目的基因導入受體細胞1.將目的基因導入植物細胞農桿菌轉化法（Ti質粒）(雙子葉、裸子植物常用）基因槍法(單子葉植物常用)花粉管通道法2.將目的基因導入動物細胞顯微注射技術提純含目的基因的表達載體取出卵細胞顯微注射受精卵移植入輸卵管或子宮發育成具新性狀的動物3.將目的基因導入微生物細胞原核生物繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少，故早期常作為受體細胞。大腸桿菌細胞用Ca2+處理感受態細胞重組表達載體DNA溶于緩沖液混合轉入第四步：目的基因的檢測與鑒定1.檢測是否插入了目的基因(原理:DNA分子雜交技術)2.檢測目的基因是否轉錄出了mRNA(原理:DNA-RNA雜交技術)3.檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(原理:抗原-抗體雜交技術)4.個體生物學水平的鑒定

DNA雜交直接鑒定32P標記的DNA分子探針雜交放射自顯影法

如何從基因文庫中獲取目的基因實驗設計:請設計一個實驗鑒定某一轉入抗蟲基因的棉花是否具有抗蟲性。思考與探究P151.作為基因工程表達載體，只需含有目的基因就可以完成任務嗎？為什么？2.根據農桿菌可將目的基因導入雙子葉植物的機理，你能分析出農桿菌不能將目的基因導入單子葉植物的原因嗎？若想將一個抗病基因導入單子葉植物，如小麥，從理論上說，你應該如何做？思考與探究P153.利用大腸桿菌可以生產出人的胰島素，聯系前面有關細胞器功能的知識，結合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生產人的糖蛋白，可以用大腸桿菌嗎？4.β-珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分。當它的成分異常時，動物有可能患某種疾病，如鐮刀形細胞貧血癥。假如讓你用基因工程的方法，使大腸桿菌生產出鼠的β-珠蛋白，想一想，應如何進行設計？1.答：不可以。因為目的基因在表達載體中得到表達并發揮作用，還需要有其他控制元件，如啟動子、終止子和標記基因等。必須構建上述元件的主要理由是：（1）生物之間進行基因交流，只有使用受體生物自身基因的啟動子才能比較有利于基因的表達；（2）通過cDNA文庫獲得的目的基因沒有啟動子，只將編碼序列導入受體生物中無法轉錄；（3）目的基因是否導入受體生物中需要有篩選標記；（4）為了增強目的基因的表達水平，往往還要增加一些其他調控元件，如增強子等；（5）有時需要確定目的基因表達的產物存在于細胞的什么部位，往往要加上可以標識存在部位的基因（或做成目的基因與標識基因的融合基因），如綠色熒光蛋白基因等。

2.農桿菌具有趨化性，即植物的受傷組織會產生一些糖類和酚類物質吸引根瘤農桿菌向受傷組織集中。研究證明，主要酚類誘導物為乙酰丁香酮和羧基乙酰丁香酮，這些物質主要在雙子葉植物細胞壁中合成，通常不存在于單子葉植物中，這也是單子葉植物不易被根瘤農桿菌侵染的原因。

利用農桿菌侵染單子葉植物進行遺傳轉化時，是需要加上述酚類物質的。如果想將一個抗病毒基因轉入小麥，也可以用農桿菌，但要注意兩點：①要選擇合適的農桿菌菌株，因為不是所有的農桿菌菌株都可以侵染單子葉植物；②要加趨化和誘導的物質，一般為乙酰丁香酮等，目的是使農桿菌向植物組織的受傷部位靠攏（趨化性）和激活農桿菌的Vir區（誘導）的基因，使T-DNA轉移并插入到染色體DNA上。

3.

提示：有些蛋白質肽鏈上有共價結合的糖鏈，這些糖鏈是在內質網和高爾基復合體上加工完成的，內質網和高爾基復合體存在于真核細胞中，大腸桿菌不存在這兩種細胞器，因此，在大腸桿菌中生產這種糖蛋白是不可能的。

4.提示：基本操作如下：（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。（2）將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環素的基因，構建成一個表達載體。（3）將表達載體導入無四環素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環素