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1、选修三选修三 现代生物科技专题现代生物科技专题专题专题1、基因工程、基因工程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。一、基因工程的概念一、基因工程的概念 指按照人们的愿望，进行严格的设计，指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过并通过体外体外DNADNA重组重组和和转基因转基因等技术，赋予等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在于基因工程是在
2、DNADNA分子水平分子水平上进行设计和上进行设计和施工的，因此又叫做施工的，因此又叫做DNADNA重组技术重组技术。基因工程基因工程基因基因拼接拼接技术技术=DNA重组重组技术技术“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1.1.供体：提供供体：提供_。2.2.操作环境：操作环境：_。3.3.操作水平：操作水平：_水平。水平。4.4.原理：原理：_。5.5.受体：表达目的基因。受体：表达目的基因。6.6.本质：性状在本质：性状在_体内表达。体内表达。7.7.优点：克服优
3、点：克服_ _ _障碍，定向改障碍，定向改 造生物造生物_。目的基因目的基因体外体外分子分子基因重组基因重组受体受体远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和性状性状记一记记一记对基因工程的概念的理解对基因工程的概念的理解“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1 1基因拼接的理论基础（从结构上分析，为基因拼接的理论基础（从结构上分析，为什么不同生物的什么不同生物的DNADNA能够重组能够重组? ?）(1)大多数生物的遗传物质是大多数生物的遗传物质是DNA。(2)DNA的基本组成单位
4、都是四种脱氧核苷酸。的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。(3)双链双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。一、基因工程诞生的理论基础一、基因工程诞生的理论基础 2 2外源基因在受体内表达的理论基础外源基因在受体内表达的理论基础(1)(1)基因是控制生物性状的独立遗传单位。基因是控制生物性状的独立遗传单位。(2)(2)遗传信息的传递都遵循中心法则。遗传信息的传递都遵循中心法则。(3)(3)生物界共用一套遗传密码。生物界共用一套遗传密码。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频
5、监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具工欲善其事,必先利其器.想一想想一想:获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢获得转基因抗虫棉需要做哪些工作呢? 实现这一精确的操作过程的工具是什么呢实现这一精确的操作过程的工具是什么呢? “雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”运载体运载体“分子运输车分子运输车”“雪亮工程是以区（县
6、）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。识别双链识别双链DNADNA分子的某种分子的某种特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列，并，并且使每一条链中且使每一条链中特定部位特定部位的两个核苷酸之间的的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。( (6 6个个, ,4 4、5 5、8 8个个) )主要是从主要是从原核生物原核生物中分离纯化出来的一种酶。中分离纯化出来的一种酶。40004000种。种。 （1 1）来源：）来源： （2 2）种类：）种类： （3 3）作用：）作用：（4 4）结果：）
7、结果： 形成两种末端形成两种末端黏性末端黏性末端平末端平末端1 1、限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”（小结）（小结）记一记记一记“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切点？可要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切点？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？要切两个切点，产生四个黏性末端，两个。要切两个切点，产生四个黏性末端，两个。 如果把两种来
8、源不同的如果把两种来源不同的DNADNA用同一种限制酶来切割，会用同一种限制酶来切割，会怎样呢？怎样呢？ 会产生相同的黏性末端。会产生相同的黏性末端。 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的重组的DNADNA分子了分子了? ? 实际还不够实际还不够, ,还需要还需要DNADNA连接酶进行连接。连接酶进行连接。思考题：思考题：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。限制酶存在于原核生物中的作用是什么限制酶存在于
9、原核生物中的作用是什么? ?思考思考原核生物容易受到原核生物容易受到外源外源DNA的入侵的入侵限制酶的作用限制酶的作用:切割切割外源外源DNA,使之失效使之失效保证自身的安全保证自身的安全限制酶为什么不会剪切原核生物本身的限制酶为什么不会剪切原核生物本身的DNA?DNA?思考思考防御机制防御机制1.同一原核细胞内有限制酶同一原核细胞内有限制酶,但但没切割序列没切割序列2.有有酶酶且有且有切割序列切割序列, 但但甲基化酶甲基化酶 的作用下的作用下 把甲基转移到碱基上把甲基转移到碱基上, 让限制酶让限制酶不能切割不能切割“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息
10、化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.“2.“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶 (2)、分类、分类E.coliDNAE.coliDNA连接酶连接酶T T4 4DNADNA连接酶连接酶想一想想一想:DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶是一回事吗聚合酶是一回事吗?(1)(1)、来源：、来源： (2)(2)、作用：、作用：(1)(1)、来源：、来源：(2)(2)、作用：、作用：(1)(1)、作用：、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的间的磷酸二酯键磷酸二酯键。大肠杆菌大肠杆菌“缝合缝合”黏性末端黏性
11、末端T4T4噬菌体噬菌体“缝合缝合”黏性末端和平末端黏性末端和平末端“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。DNA聚合酶DNA连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连接连接到已有的核酸片段上，到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键，都是蛋白质磷酸二酯键，都是蛋白质在在两个两个DNADNA片段之间片段之间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键以以一条一条DNADNA链为模板链为模板。连接成一条互补连接成一条互补的的
12、DNADNA链链不需要模板。不需要模板。将将DNADNA双链上的双链上的两个两个缺口同时连接缺口同时连接起来。起来。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。以下是两种限制酶切割后形成的以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：片段，试分析：GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)其中其中和和 是由一种限制酶切割形成的是由一种限制酶切割形成的 末末端，两者要重组成一个端，两者要重组成一个DNA 分子，所用分子，所用DNA连接酶通连接酶通常是常是
13、 。 （2） 和和 是由另一种限制酶切割形成的是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常片段，所用的连接酶通常是是 。反馈练习：反馈练习：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。下图表示DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是A构成了DNA的基本组成单位 B的特定排列顺序所含的遗传信息能指导蛋白质的合成 C解旋酶可使处的化学键断裂DDNA连接酶可连接处断裂的化学键B“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治
14、中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体 质粒存在于许多质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物细菌和酵母菌等生物中中, ,是细菌拟核是细菌拟核DNADNA之之外能够自主复制的外能够自主复制的很很小的双链环状小的双链环状DNADNA分分子。子。常用的运载体：常用的运载体： 质粒质粒、噬菌体的衍噬菌体的衍生物生物和和动植物病毒动植物病毒等。等。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的
15、“群众性治安防控工程”。作为载体的必要条件：作为载体的必要条件：1 1、能自我复制或整合到受体染色体能自我复制或整合到受体染色体DNADNA上上 随染色体随染色体DNADNA的复制而同步复制的复制而同步复制；2 2、有一或多个限制酶的切割位点有一或多个限制酶的切割位点；3 3、必须带有标记基因必须带有标记基因，供重组供重组DNADNA的鉴定和选择的鉴定和选择4 4、对受体细胞无毒害对受体细胞无毒害5 5、大小应合适，便于提取和体外操作大小应合适，便于提取和体外操作。记一记记一记载体的作用载体的作用u相当于一种运输工具，将相当于一种运输工具，将外源基因外源基因转移到转移到受体细胞受体细胞中去。中
16、去。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。目的基因的获取目的基因的获取基因表达载体的构建基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定1、2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。一：目的基因的获取一：目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目
17、的基因主要是指 _也也可以是一些具有调控作用的因子。可以是一些具有调控作用的因子。编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因3 3、常用方法：、常用方法：人工合成法人工合成法反转录法反转录法化学合成法化学合成法利用利用PCRPCR技术扩增技术扩增从从基因文库基因文库中获取中获取2、获得途径获得途径：从自然界已有物种中分离从自然界已有物种中分离人工方法合成人工方法合成“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。基因文库基因文库 基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库（如（
18、如: :cDNAcDNA文库文库）基因文库？基因文库？(1) (1) 从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因将含有将含有某种生物某种生物不同基因的许多不同基因的许多DNADNA片断，片断，导入到导入到受体菌受体菌的群体中，各个受体菌分别含的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库有这种生物的不同基因，称为基因文库“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。cDNA文库的构建模式图文库的构建模式图 杂交双链杂交双链( (单链单链RNA/RNA/单链
19、单链DNA)DNA)单链单链DNADNA反转录酶反转录酶双链双链DNADNA( (cDNAcDNA) )某种生物的某种生物的mRNAmRNA核酸酶核酸酶HHDNADNA聚合酶聚合酶与载体连接后导入受体菌贮存，组成与载体连接后导入受体菌贮存，组成cDNAcDNA文库文库“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。基因组文库与基因组文库与cDNAcDNA文库的比较文库的比较P P1010表表文库类型文库类型基因组文库基因组文库cDNAcDNA文库文库大小大小基因中是否有基因中是
20、否有启动子启动子基因中是否有基因中是否有内含子内含子基因多少基因多少物种间的基因物种间的基因交流交流小小大大有有无无有有无无某种生物的全部某种生物的全部基因基因某种生物的部某种生物的部分基因分基因部分基因可以部分基因可以可以可以“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因 1 1、定义、定义：PCRPCR多聚酶链式反应多聚酶链式反应 是一项生物体外复制特定是一项生物体外复制特定DNADNA片段的核酸合成技术。片
21、段的核酸合成技术。 通过此技术，可通过此技术，可获取大量的目的基因获取大量的目的基因。DNADNA复制复制2、原理：、原理：3、条件：、条件：4、过程：、过程：5、方式：、方式：一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列模板模板DNADNA；DNADNA引物；四种脱氧核苷酸；引物；四种脱氧核苷酸；热稳定热稳定DNADNA聚合酶（聚合酶（TaqTaq酶）能量酶）能量 以以_方式扩增，方式扩增， 即即_（n n为扩增循环的次数）为扩增循环的次数）指数指数2 2n n6、仪器：、仪器：PCRPCR扩增仪扩增仪“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息
22、化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。PCR技术扩增与技术扩增与DNA复制的比较复制的比较PCR技术技术DNA复制复制相相同同点点原理原理原料原料条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所酶酶结果结果碱基互补配对碱基互补配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶高温下变性解旋高温下变性解旋解旋酶催化解旋酶催化体外复制体外复制(PCR扩增仪内扩增仪内)主要在细胞核内主要在细胞核内热稳定的热稳定的DNA聚合酶聚合酶（Taq酶）酶）大量的大量的DNA片段片段形成整个形成整个DNA分子分子解旋酶、解旋酶、普通的普通的DNADNA聚合
23、酶等聚合酶等“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（3 3）人工合成）人工合成反转录法：反转录法： 目的基因的目的基因的mRNAmRNA杂交双链杂交双链( (单链单链RNA/RNA/单链单链DNA)DNA)单链单链DNADNA反转录酶反转录酶DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA( (目的基因目的基因) )根据已知的氨基酸根据已知的氨基酸序列合成序列合成DNADNA法法 ：蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列基因的脱氧核苷
24、酸序列基因的脱氧核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。二、基因表达载体的构建二、基因表达载体的构建核心核心（1 1）用一定的）用一定的_切割切割质粒，使其出现一个切口，露质粒，使其出现一个切口，露出出_。（2 2）用）用_ _ _切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。（3 3）将切下的目的基因片段插入质粒的）将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处，再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成
25、了一个重组DNADNA分分子（重组质粒）子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶1.1.过程过程: :“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。目的基因目的基因同一种限制酶同一种限制酶T4 DNA连接酶连接酶15C“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.3.基
26、因表达载体的组成：基因表达载体的组成：a a、目的基因、目的基因b b、启动子、启动子c c、终止子、终止子d d、标记基因、标记基因位于基因的首端位于基因的首端, ,是是mRNAmRNA识别并结合识别并结合位点。位点。位于基因的末端位于基因的末端, ,终止转录。终止转录。检测受体细胞中检测受体细胞中是否有目的基因是否有目的基因，从，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。而将含有目的基因的细胞筛选出来。2 2、基因表达载体的作用、基因表达载体的作用a a、使目的基因在受体细胞中、使目的基因在受体细胞中稳定存在稳定存在并并遗传遗传给子代给子代b b、同时使目的基因能、同时使目的基因能表达表达和和发挥
27、作用发挥作用“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞目的基因进入目的基因进入_ _内，并且在受体内，并且在受体细胞内维持细胞内维持_ _ _和和_ _的过程。的过程。转化转化: :受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达1 1、导入、导入植物细胞植物细胞: :2 2、导入、导入动物细胞动物细胞: :3 3、导、导入微生物细胞入微生物细胞: :常用方法：常用方法：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管
28、通道法显微注射法显微注射法感受态细胞法（或感受态细胞法（或Ca2+转化法）转化法）“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌）农杆菌转化法转化法特点特点: :能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植祼子植物物, ,对单子叶植物无感染能力对单子叶植物无感染能力TiTi质粒的质粒的TDNATDNA可转移至受体可转移至受体细胞并整合到其染色体上细胞并整合到其染色体上转化过程转化过程: :Ti质粒质粒目的基因目的基因构
29、建构建表表达达载载体体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌两次拼接？两次导入？两次拼接？两次导入？“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（2 2）基因枪法）基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体包裹在金属颗粒表面的表达载体DNADNA打入受体细胞中，使目的基打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方
30、法。因与其整合并表达的方法。适用于单子叶植物适用于单子叶植物“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。（3）花粉通道法）花粉通道法 花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNADNA（含目（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、
31、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2、将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞方法方法:显微注射技术显微注射技术操作程序操作程序:提纯含目的基提纯含目的基因表达载体因表达载体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状动物新性状动物常用受体细胞：常用受体细胞：受精卵受精卵“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3、将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞常用法常
32、用法：Ca2+处理处理常用受体细胞常用受体细胞：大肠杆菌：大肠杆菌微生物作受体细胞原因：微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少过程：过程：CaCa2+2+处理处理大肠杆菌大肠杆菌感受态感受态细胞细胞表达载体表达载体与感受态与感受态细胞混合细胞混合感受态细胞感受态细胞吸收吸收DNADNA（用（用Ca2+处理，增加细菌细胞壁的通透性）处理，增加细菌细胞壁的通透性）处于能吸收周围环境中处于能吸收周围环境中DNADNA分子的生理状态的分子的生理状态的细胞细胞“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网
33、格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(1)_(1)_目的基因的有无目的基因的有无(2)(2)分子杂交技术分子杂交技术_(3)_(3)_目的基因是否翻译目的基因是否翻译(4)(4)生物性状的表达与否生物性状的表达与否目的基因是否表达目的基因是否表达 ( (个体水平个体水平) )DNADNA分子杂交技术分子杂交技术目的基因是否转录目的基因是否转录抗原抗原抗体杂交抗体杂交分分子子水水平平四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网
34、应用为重点的“群众性治安防控工程”。检测转基因生物染色体的检测转基因生物染色体的DNADNA上是否插入上是否插入了目的基因了目的基因1 1、导入检测、导入检测目的：目的：方法：方法：DNADNA分子杂交技术分子杂交技术过程：过程：. .首先取出首先取出转基因生物的基因组转基因生物的基因组DNADNA. .将含目的基因的将含目的基因的DNADNA片段用片段用放射性同位素等放射性同位素等作标记作标记, ,以此做以此做探针探针。使探针和转基因生物的基因组杂交使探针和转基因生物的基因组杂交, ,若显示若显示出出杂交带杂交带, ,表明目的基因已插入染色体表明目的基因已插入染色体DNADNA中中四、目的基
35、因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。从转基因生物中提取的基因组从转基因生物中提取的基因组DNADNA探针：探针：杂交的对象：杂交的对象：用用放射性放射性同位素标记同位素标记的的含目的基因的含目的基因的DNADNA片段片段“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2 2、转录检测、转录检测目的：目的：检测目的
36、基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA方法：方法：分子杂交技术分子杂交技术用放射性同位素标记的用放射性同位素标记的含目的基因的含目的基因的DNADNA片段片段探针：探针：杂交的对象：杂交的对象：从转基因生物中提取的从转基因生物中提取的mRNA.mRNA.“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3 3、翻译检测、翻译检测目的：目的：检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质方法方法: :抗原抗体杂交技术抗原抗体杂交技术从转基因生物中提取的蛋
37、白质从转基因生物中提取的蛋白质抗原：抗原：抗体：抗体： 将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进行免疫产生的相应抗体行免疫产生的相应抗体4 4、个体生物学水平的鉴定、个体生物学水平的鉴定抗虫鉴定、抗病鉴定、抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等活性鉴定等“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1.1.转基因植物转基因植物类别类别应应 用用 实实 例例抗虫抗虫抗病抗病抗逆抗逆改良改良杀虫的基因主要有杀虫的基因主要有BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制
38、剂毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因抗病毒基因: :病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因; ;抗真菌基因抗真菌基因: :几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗冻蛋白基因、抗除草剂基因转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%30%转基因延熟番茄储存时间可延长转基因延熟番茄储存时间可延长1 12 2个月个月转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜
39、色变异转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异1、3 基因工程的应用基因工程的应用“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.2.转基因动物转基因动物类别类别应应 用用 实实 例例提高生提高生长速度长速度改善畜改善畜产品品质产品品质生产药物生产药物作器官移作器官移植的供体植的供体如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因如转外源生长激素基因绵羊和转外源生长激素基因鲤鱼生长速率快、体型大鲤鱼生长速率快、体型大如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组如将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,
40、,使获得的转基因使获得的转基因牛分泌的乳汁中牛分泌的乳汁中, ,乳糖的含量大大减低乳糖的含量大大减低, ,而其他营养而其他营养成分不受影响成分不受影响目前目前, ,已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和- -抗胰蛋白抗胰蛋白酶等重要药品酶等重要药品科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造造, ,抑制抗原决定基因的表达抑制抗原决定基因的表达, ,或设法除去抗原决定或设法除去抗原决定基因基因, ,再结合克隆技术再结合克隆技术, ,培育出没有
41、免疫排斥反应的培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官转基因克隆猪器官“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3.3.基因工程药物基因工程药物(1)(1)来源：转基因的来源：转基因的_。(2)(2)成果：成果：_、抗体、抗体、_、激素等。、激素等。(3)(3)作用：预防和治疗作用：预防和治疗_、心血管疾病、心血管疾病、 _、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4.4.基因治疗基因治疗(1)(1)方法：把方法：把_导入病人体内，使该基因的
42、表导入病人体内，使该基因的表达产物达产物发挥功能。发挥功能。(2)(2)效果：治疗效果：治疗_的最有效的手段。的最有效的手段。(3)(3)分类：分类：_基因治疗和基因治疗和_基因治疗。基因治疗。 工程菌工程菌细胞因子细胞因子疫苗疫苗人类肿瘤人类肿瘤遗传病遗传病正常基因正常基因遗传病遗传病体内体内体外体外“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。基因治疗的方法基因治疗的方法体外基因治疗：体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体
43、外完成基因转移，养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。的治病方法。体内基因治疗：体内基因治疗：“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 用于基因治疗的基因种类用于基因治疗的基因种类正常基因正常基因：从健康人体上分离得到的功能：从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠正常的基因，用以取代病
44、变基因，或依靠其表达产物。其表达产物。反义基因反义基因。即通过产生的。即通过产生的mRNAmRNA分子，与病分子，与病变基因产生的变基因产生的mRNA mRNA 进行进行互补互补，来，来阻断阻断非正非正常蛋白质的合成。常蛋白质的合成。自杀基因自杀基因：即编码可以：即编码可以杀死癌变细胞杀死癌变细胞的蛋的蛋白酶基因。白酶基因。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体
45、外保存相当困难，如治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在在-70 -70 条件下保存半年，给广大患者带来福音。条件下保存半年，给广大患者带来福音。(1)(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成控制合成“可以保存的干扰素可以保存的干扰素”的基因是生产的的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产动物生产“可以保存的干扰素可以保存的干扰素”：设计设计设计设计推测推测合成合成预期的预期的蛋白质蛋白
46、质功能功能预期的预期的蛋白质蛋白质结构结构应有的应有的氨基酸氨基酸序列序列相对应的脱相对应的脱氧核苷酸序氧核苷酸序列列(基因基因)1、4 蛋白质工程蛋白质工程“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(2)(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产上只能生产_ _ _ _ _的蛋白质，不一定符合的蛋白质，不一定符合_ _ _需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关
47、系作为基础，通过的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过_ _ _或或_ ，对现有蛋白质进行，对现有蛋白质进行_ 或制造一种新的蛋白质，以满足人类的或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。生产和生活需要。(3)(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的十分复杂的_ 结构。结构。自然界已存在自然界已存在人类生产和生活人类生产和生活基因修饰基因修饰基因合成基因合成改造改造空间空间(或高级或高级)“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用
48、为重点的“群众性治安防控工程”。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？实现？_。原因是：原因是：_。应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造 首先，任何一种天然蛋白质都是由基首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使基因遗传下去。如果对蛋白
49、质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。造要容易操作，难度要小得多。“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 蛋白质工程与基因工程蛋白质工程与基因工程比较比较蛋白质工程蛋白质工程基因工程基因工程区区别别过过程程目目的的结结果果从预期的蛋白质功能出发从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质
50、结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷找到相对应的脱氧核苷酸序列酸序列( (基因基因) )目的基因的获取目的基因的获取基因基因表达载体的构建表达载体的构建将目将目的基因导入受体细胞的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定定向改造或生产人类定向改造或生产人类所需的蛋白质所需的蛋白质定向改造生物的遗传特定向改造生物的遗传特性性, ,获得人类所需的生物获得人类所需的生物类型或生物产品类型或生物产品可生产自然界没有的蛋白质可生产自然界没有的蛋白质原则上只能生产自然界原则上只能生产自然界已存在的蛋白质已存在的蛋白质“雪亮工程是以区（县）、乡（镇）、村（社区）三