1、第二节 基因工程的原理和技术第一章 基因工程1简述基因工程的原理。2.描述基因工程基本操作的几个步骤。(重点)第一章 基因工程栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程一、基因工程的基本要素 多种_、_、载体和宿主细胞等。二、基因工程的基本操作步骤 1获得目的基因(1)目的基因：人们所_。如：人的胰岛素基因、植物的抗病基因等。(2)获取方法如果目的基因的序列是已知的，可用化学方法合成目的基因，或者用_(PCR)扩增目的基因。如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以从_中获取。工具酶目的基因需要的基因聚合酶链式反应基因文库栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启
2、动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程2形成重组 DNA 分子 通常是用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如 质 粒)，使 其 产 生 相 同 的 _，然 后 用_将两者连接在一起，形成_。粘性末端DNA连接酶重组DNA分子栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程1基因工程中的 DNA 重组与减数分裂过程中的 DNA 重组完全相同吗？提示：不完全相同。前者属于无性重组，可发生在不同种生物间，后者属于有性重组，发生在产生配子的过程中。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程3将重组 DNA 分子导入受体
3、细胞(1)常用的受体细胞：_、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。(2)导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞 应该选择大肠杆 菌，用 _ 处 理 大 肠 杆 菌，增 加 其 细 胞 壁 的_，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。大肠杆菌氯化钙通透性栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程4筛选含有目的基因的受体细胞(1)筛选原因：不是所有细胞都接纳了_。(2)筛选方法举例：由于质粒上有抗生素抗性基因，如四环素的抗性基因，含有这种重组质粒的受体细胞能够在有_的培养基中生长，而没有接纳重组 DNA 分子的细胞则不能在这种培养基上生长。这样就能筛选到含有
4、重组 DNA 分子的受体细胞。经过培养，_能够和质粒一起在宿主细胞内大量扩增。5目的基因的表达 目的基因在_中表达，产生人们需要的功能物质。重组DNA分子四环素目的基因宿主细胞栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程2在基因工程的操作步骤中，都发生碱基互补配对。对吗？提示：不对。“重组 DNA 分子导入受体细胞”过程中不发生。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程 基因、基因文库和目的基因1基因：是有遗传效应的 DNA 片段(以 DNA 为遗传物质的生物)，是控制生物性状的遗传物质的基本结构和功能单位，基因的脱氧核苷
5、酸序列代表遗传信息。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程2基因文库(1)含义：是将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。(2)目的：获得大量的目的基因。3目的基因：是基因工程操作中需要的外源基因，它是编码某种蛋白质的结构基因，如生物的抗逆性基因、抗虫基因等。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程下列有关获取目的基因的方法的叙述，错误的是()A直接分离目的基因的方法的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性B由于真核细胞的基因含有不表达的
6、DNA 片段，一般使用人工合成的方法C目前人工合成基因的方法主要有两种，分别是反转录法和化学合成法DPCR 技术的原理是 DNA 复制，需要 RNA 聚合酶催化 DNA合成栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程解析 PCR 技术的原理是 DNA 分子的复制，需要耐高温的Taq DNA 聚合酶催化 DNA 合成，并以脱氧核苷酸等为原料。答案 D栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程思维升华(1)供体细胞提取 mRNA逆转录 单链 DNA合成 双链 DNA(目的基因)。此方法属于哪一种方法？提示：化学合成法。(2)短时
7、间内获取大量目的基因需采用哪种方法？提示：PCR 技术。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程DNA 复制与 PCR 技术的比较DNA 复制PCR 技术场所细胞核内生物体外原理碱基互补配对碱基互补配对酶DNA 聚合酶、解旋酶热稳定 DNA 聚合酶(Taq 酶)栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程DNA 复制PCR 技术条件模板、ATP、引物、常温模板、ATP、引物、温度变化(90 95 55 60 70 75)原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸特点形成的是整个 DNA 分子，一个细胞周期只复制一次短时间内形成大量
8、DNA 片段(目的基因)栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是()A三种方法都需要酶并均在体外进行B碱基对的排列顺序均相同C三种方法均属于人工合成法D方法 a 不遵循中心法则栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程解析：选 A。这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a 需要逆转录酶和 DNA 聚合酶；方法 b 需要限制性核酸内切酶；方法 c 需要 DNA 聚合酶)，A 正确；通过方法 a 得到的目的基因不含有内含子，通过方法 c 得到的目的基
9、因的碱基序列可能有多种，因此碱基对的排列顺序不都相同，B 错误；图示 a 和 c 属于人工合成法，而 b 是从供体细胞的 DNA 中直接分离目的基因的方法，C 错误；方法 a 遵循中心法则，D 错误。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程认清基因组文库法与逆转录法获取目的基因的不同(1)酶：前者需要限制酶；后者需要逆转录酶。(2)原料：前者不需要原料；后者需要脱氧核苷酸。(3)结构：前者基因中含有启动子，能转录；后者基因中没有启动子，只将编码序列导入受体细胞，故无法进行转录。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程
10、重组 DNA 分子的形成及其导入受体细胞1形成重组 DNA 分子(1)目的：基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程(2)方法 通常用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如质粒)，形成相同的粘性末端。用 DNA 连接酶将目的基因和载体 DNA 连接在一起，形成重组 DNA 分子。如下图：栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程2将重组 DNA 分子
11、导入受体细胞选择的关键是分析基因工程的最终目的，按转基因的目的来选择：基因工程的 最终目的常用的受 体细胞导入的方法得到大量特殊蛋白质大肠杆菌等微生物Ca2处理法得到转基因动物受精卵显微注射法得到转基因植物植物体细胞农杆菌转化法栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程 常选细菌作受体细胞的原因：它们繁殖力极强，生长速度很快，短期内就会产生大量后代，所以把目的基因转入这些细菌，就能在短时间内得到大量的目的基因产物。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程下列关于基因工程的叙述中，正确的是()A基因工程利用的原理是基因突变
12、B细菌质粒是基因工程常用的载体C通常用一种限制性核酸内切酶处理目的基因的 DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理载体 DNAD为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程解析 基因工程利用了基因重组的原理；为了获得相同的粘性末端，常用同一种限制性核酸内切酶切割载体和目的基因；培育转基因植物的受体细胞可以是体细胞，也可以是受精卵。答案 B栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程思维升华(1)重组 DNA 分子导入受体细胞发生碱基互补配对吗？提示：不发生。(2)目的
13、基因能直接进入受体细胞吗？提示：目的基因由于具有大分子性，不能单独进入受体细胞，必须由载体携带进入。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程用同一种限制性核酸内切酶(单酶切)分别切割目的基因与运载体是最简单的一种方法，但连接后会出现两种不需要的连接产物：目的基因目的基因(环状)连接物、质粒质粒(环状)连接物，加大了筛选的工作量。所以可用两种不同限制性核酸内切酶(双酶切)分别同时切割含目的基因的 DNA 片段和质粒，这样可以防止目的基因与质粒自身连接体的产生，克服单酶切的缺点。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程基因
14、工程又称基因拼接技术和 DNA 重组技术，是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是生物工程的一个重要分支。基因表达载体的构建(即目的基因与载体结合)是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。以下有关说法正确的是()A限制性核酸内切酶的功能是切割各种 DNA 分子B基因工程中经常用到的酶只有 DNA 连接酶和限制性核酸内切酶C将目的基因与载体结合的过程，实际上就是不同来源的 DNA重新组合的过程D具有粘性末端的目的基因片段插入质粒的切口处，先形成磷酸二酯键，再形成氢键栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程解析：选 C。限制性核酸内切酶的作用是切割外来的
15、 DNA，自身 DNA 由于受到保护而不会被切割。基因工程常用的酶除了DNA 连接酶和限制性核酸内切酶，还有 DNA 聚合酶(合成 DNA片段)、逆转录酶(用 mRNA 逆转录生成 DNA)等多种酶。基因表达载体的构建时先用一定的限制性核酸内切酶切割载体(如质粒)，使质粒出现一个缺口，露出粘性末端；然后用同一种限制性核酸内切酶切割目的基因，使其产生相同的粘性末端(部分限制性核酸内切酶可切割出平末端，具有相同效果)；将切下具有粘性末端的目的基因片段插入质粒的切口处，首先是碱基互补配对结合，两个粘性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再在 DNA 连接酶的作用下，催化两个 DNA 片段之间形成磷酸二
16、酯键，形成一个重组 DNA 分子。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程 含有目的基因的受体细胞的筛选及目的基因的表达与检测1筛选含有目的基因的受体细胞(1)原理：质粒上有标记基因(如抗生素抗性基因)。(2)方法：利用选择培养基筛选。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程(3)举例栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程2目的基因的表达与检测(1)目的基因表达的标志看到目的性状或分离得到目的基因表达产物。(2)目的基因表达的检测检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中
17、提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。个体生物学水平的鉴定：如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程 目的基因在受体细胞中的存在与表达是有区别的。目的基因被受体细胞摄取是表达的前提，但是被摄取并不意味着被表达。由于各种因素的影响，还需要采取一定的措施去促使目的基因的表达。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如下图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的
18、生长情况也不同。下表是外源基因插入位置(插入点有 a、b、c)，请根据表中提供细菌的生长情况，推测三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是()栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程细菌在含氨苄青霉素培养基上的生长情况细菌在含四环素培养基上的生长情况能生长能生长能生长不能生长不能生长能生长栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程 A是 c；是 b；是 aB是 a 和 b；是 a；是 bC是 a 和 b；是 b；是 aD是 c；是 a；是 b栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工
19、程解析 外源基因插入 a 点后，抗氨苄青霉素基因被破坏，抗四环素基因还保留，所以是；外源基因插入 b 点后，抗氨苄青霉素基因还是完整的，抗四环素基因被破坏，所以是；外源基因插入 c 点后，抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因均完整，所以是。答案 A栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程DNA 探针是利用放射性同位素等标记的特定 DNA 片段。当DNA 探针与待测的非标记单链 DNA(或 RNA)按碱基顺序互补结合时，形成标记 DNADNA(或标记 DNARNA)的双链杂交分子，可检测杂交反应结果。用某人的胰岛素基因制成 DNA探针，能与之形成杂交分子的是()该人胰岛 A 细胞中的 DNA该人胰岛 B 细胞中的 mRNA该人胰岛 A 细胞中的 mRNA该人肝细胞中的 DNA栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程ABCD解析：选 C。DNA 单链能与其互补链及其转录产生的 mRNA分子互补配对而形成杂交分子；人体细胞中都有胰岛素基因，但此基因只有在胰岛 B 细胞中才能得到表达。栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程栏目导引知能演练轻巧夺冠 预习导学思维启动 重难解读讲练互动 第一章 基因工程本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放