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1、第二节第二节 基因工程的原理和技术基因工程的原理和技术基因工程的原理：基因工程的原理：基因重组基因重组基因工程的目标：基因工程的目标：让人们感兴趣的基因在宿主细让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳定和高效表达。胞中稳定和高效表达。基因工程的基本操作步骤：基因工程的基本操作步骤：1）获得目的基因；）获得目的基因；2）形成重组）形成重组DNA分子；分子；3）将重组）将重组DNA分子导入受体细胞；分子导入受体细胞；4）筛选含有目的基因的受体细胞；）筛选含有目的基因的受体细胞；5）目的基因的表达。目的基因的表达。步骤步骤1：获得目的基因获得目的基因目的基因：是人们所需要转移或改造的基因目的基因：是人们所需
2、要转移或改造的基因 如人的胰岛素基因、干扰素基因、白细如人的胰岛素基因、干扰素基因、白细胞介素基因、植物的抗病基因、抗虫基因、胞介素基因、植物的抗病基因、抗虫基因、抗除草剂基因、种子贮藏蛋白的基因等。抗除草剂基因、种子贮藏蛋白的基因等。获得目的基因的方法：获得目的基因的方法：已知序列已知序列未知序列未知序列化学方法合成化学方法合成利用利用PCR技术扩增技术扩增从基因文库获得从基因文库获得1 1）人工合成）人工合成已知其序列已知其序列已知其已知其mRNA mRNA 的序列的序列已知其翻译产物的氨基酸序列已知其翻译产物的氨基酸序列2）聚合酶链式反应）聚合酶链式反应即即PCR技术技术氢键断裂，形成单
3、链氢键断裂，形成单链DNADNA。引物与引物与DNADNA模板结合，模板结合，形成局部双链。形成局部双链。在酶的作用下，不断延在酶的作用下，不断延伸，合成双链伸，合成双链DNADNA。多次循环，获得大量多次循环，获得大量双链双链DNADNA分子。分子。uPCRPCR技术扩增技术扩增步骤步骤2 2、重组、重组DNADNA分子的形成：分子的形成：质粒质粒DNADNA分子分子同种限制酶同种限制酶一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTC
4、ATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 思考：思考：目的基因、运载体质粒经目的基因、运载体质粒经DNADNA连接酶处连接酶处理，可能有几种产物？理，可能有几种产物？1 1、目的基因与目的基因结合；、目的基因与目的基因结合；2 2、质粒与质粒结合；、质粒与质粒结合；3 3、目的基因与质粒结合。、目的基因与质粒结合。（1）常用的受体细胞：）常用的受体细胞：大肠杆菌、大肠杆菌、枯草杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、土壤农杆
5、菌、酵母菌、酵母菌、动植物细胞等。动植物细胞等。步骤步骤3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞（2 2）导入方法：）导入方法：（3 3）导入过程：）导入过程：受体细胞：细菌受体细胞：细菌CaCL2细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制目的基因随受体细胞的繁殖而复制将目的基因导将目的基因导入受体细胞入受体细胞将受体细胞将受体细胞进行扩增进行扩增借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径1.1.将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法2.2.将目的基因导入动
6、物细胞将目的基因导入动物细胞显微注射技术显微注射技术（最多、最有效）（最多、最有效）3.3.将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞Ca2+处理，处理，以增加细菌细胞壁的通透性。以增加细菌细胞壁的通透性。采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是：的基因的做法正确的是：()()将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，注射到棉受精序列，注射到棉受精卵中卵中将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，与质粒重组，序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，
7、再进导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养行组织培养将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，与细菌质粒重序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵组，注射到棉的子房并进入受精卵 A.B.C.D.A.B.C.D.步骤步骤4 4、筛选含有目的基因的受体细胞、筛选含有目的基因的受体细胞抗四环素基因抗四环素基因重组重组DNA四环素四环素四环素四环素生长被抑制生长被抑制正常生活正常生活四环素四环素四环素四环素步骤步骤5 5、目的基因的表达、目的基因的表达1 1、特定性状的产生与否；、特定性状的产生与否；2 2、是否产生特定的产物。、是否产生特定的产物。2 2利用外源基因在受体细
8、胞中表达，可生产利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（因完成了在受体细胞中表达的是（）A A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAmRNAC C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNADNA序列序列D D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白D思考：思考：干扰素是一种抗病毒药物，其化学本干扰素是一种抗病毒药物，其化学本 质是蛋白
9、质，假如现在要用大肠杆菌质是蛋白质，假如现在要用大肠杆菌 来生产抗病毒干扰素，如何操作？来生产抗病毒干扰素，如何操作？载体质粒载体质粒外源外源DNADNA片段片段外源外源DNADNA插入插入剪切剪切引入宿主细胞引入宿主细胞选出含有重组选出含有重组DNADNA的细胞扩增的细胞扩增A 从人的淋巴细胞中提取从人的淋巴细胞中提取干扰素基因，转移到大肠干扰素基因，转移到大肠杆菌质粒中，再导入到其杆菌质粒中，再导入到其体内。体内。(画图讲解画图讲解)1 1 用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是白质。下列叙述不正确的是 A A常用相同的限制性内切酶
10、处理的基因常用相同的限制性内切酶处理的基因 和质粒和质粒 B BDNADNA连接酶和连接酶和 RNA RNA聚合酶是构建重组质粒聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶必需的工具酶 C C可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒是否导入了重组质粒 D D导入大肠杆菌的目的基因不一定能导入大肠杆菌的目的基因不一定能 成功表达成功表达 B B巩固练习巩固练习练习练习2 2 2 2有关基因工程的叙述正确的是有关基因工程的叙述正确的是有关基因工程的叙述正确的是有关基因工程的叙述正确的是 ()()()()A.A.A.A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用限制性内切酶
11、只在获得目的基因时才用限制性内切酶只在获得目的基因时才用限制性内切酶只在获得目的基因时才用 B.B.B.B.重组质粒的形成在细胞内完成重组质粒的形成在细胞内完成重组质粒的形成在细胞内完成重组质粒的形成在细胞内完成 C.C.C.C.质粒都可以作为载体质粒都可以作为载体质粒都可以作为载体质粒都可以作为载体 D.D.D.D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 D1.1.有关基因工程的叙述中，错误的是有关基因工程的叙述中，错误的是 （）A A、DNADNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来连接酶
12、将黏性末端的碱基对连接起来 B B、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 C C、目的基因须由载体导入受体细胞、目的基因须由载体导入受体细胞 D D、人工合成目的基因不用限制性内切酶、人工合成目的基因不用限制性内切酶A6 6、将、将adaada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28bpET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是述错误的是 A.A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B.B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点识别位点 C.C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个个adaada D.D.每个人的每个人的adaada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子子C 如下图是将人的生长激素基因导入细菌如下图是将人的生长激素基因导入细菌B B细胞内制细胞内制造造“工程菌工程菌”示意图（示意图（）注：GeneI 和Gene 表示两种标记基因 表示限制酶仅有的识别序列放大GGATCCCCTAGGGATCCTAG目的基因GGATCCCCTAGGGene IGene IIGATCCTAG谢谢