第一節(jié)基因工程概述1/29能否讓禾本科植物也能夠固定空氣中氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？能否讓微生物產(chǎn)生出人胰島素、干擾素等寶貴藥品？經(jīng)過(guò)多年努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)建了能夠定向改造生物新技術(shù)——基因工程。2/291、說(shuō)出基因工程概念；2、簡(jiǎn)述基因工程誕生歷程；3、說(shuō)出DNA重組技術(shù)所需三種基因工具作用；4、簡(jiǎn)述基因工程基本操作程序步驟。3/29一、基因工程概念

基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，經(jīng)過(guò)對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無(wú)性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表示，產(chǎn)生出人類所需要基因產(chǎn)物。4/29基因工程別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表示5/29理論基礎(chǔ)DNA是遺傳物質(zhì)發(fā)覺(jué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)確實(shí)立遺傳信息傳遞方式(中心法則)認(rèn)定技術(shù)保障基因工程工具發(fā)覺(jué)和應(yīng)用

限制性核酸內(nèi)切酶

DNA連接酶基因載體(如質(zhì)粒)二、基因工程誕生和發(fā)展6/29提取抗蟲(chóng)基因棉花細(xì)胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲(chóng)特征)

普通棉花(無(wú)抗蟲(chóng)特征)與運(yùn)載體DNA拼接，導(dǎo)入(含抗蟲(chóng)基因)

棉花植株(有抗蟲(chóng)特征)基因工程培育抗蟲(chóng)棉簡(jiǎn)明過(guò)程7/29怎樣將蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)抗蟲(chóng)基因從它DNA分子中切割下來(lái)？怎樣將切下來(lái)抗蟲(chóng)基因與運(yùn)載體DNA連接起來(lái)？怎樣將重組DNA運(yùn)輸?shù)矫藁?xì)胞？需要切割DNA工具（分子手術(shù)刀）需要連接DNA片斷工具

（分子縫合針）需要基因轉(zhuǎn)移工具（分子運(yùn)輸車）

——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——基因載體工具酶思考8/291、限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）能夠識(shí)別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列酶。含義：主要從原核生物中分離得到起源：磷酸與脫氧核糖之間磷酸二酯鍵

作用部位：有專一性。即一個(gè)限制酶只能識(shí)別一個(gè)特定核苷酸序列，并在特定切點(diǎn)上切割DNA分子。作用特點(diǎn)：產(chǎn)生黏性未端

作用結(jié)果：三、基因工程工具9/29EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)限制酶在切斷DNA時(shí)，可在切口處帶有幾個(gè)伸出核苷酸，他們之間堿基恰好互補(bǔ)配對(duì)，所以稱這些片斷為黏性末端。10/29AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’11/29要想取得某個(gè)特定性狀基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。假如把兩種起源不一樣DNA用同一個(gè)限制酶來(lái)切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)產(chǎn)生相同黏性末端。思考12/29CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATA13/292、DNA連接酶兩條鏈骨架部分，形成磷酸二酯鍵

連接部位：含有相同黏性末端兩個(gè)DNA片段連接起來(lái)，形成重組DNA分子。結(jié)果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA14/29

用DNA連接酶連接兩個(gè)相同黏性未端要形成幾個(gè)磷酸二酯鍵？2個(gè)

用限制酶切一個(gè)特定基因要切斷幾個(gè)磷酸二酯鍵？4個(gè)外源基因（如抗蟲(chóng)基因）怎樣才能運(yùn)輸?shù)绞荏w細(xì)胞（如棉花細(xì)胞）？需要“分子運(yùn)輸車”——基因進(jìn)入受體細(xì)胞載體思考15/293、基因載體（運(yùn)載體）

作為運(yùn)載工具，將外源基因送入受體細(xì)胞。作用：條件：⑴能在宿主細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制并穩(wěn)定地保留⑵有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，可使外源基因插入其中⑶含有一些遺傳標(biāo)識(shí)基因，以便進(jìn)行篩選⑷對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害

質(zhì)粒（最慣用）、噬菌體和一些動(dòng)植物病毒種類：16/29假如外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制會(huì)怎樣？作為載體假如沒(méi)有限制酶切割位點(diǎn)將怎樣？外源基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你怎樣去覺(jué)察？假如載體對(duì)受體細(xì)胞有害將怎樣？會(huì)在細(xì)胞增殖中丟失

外源基因不可能插入

假如載體上有遺傳標(biāo)識(shí)基因，就可經(jīng)過(guò)標(biāo)識(shí)基因表示來(lái)檢測(cè)。

將影響受體細(xì)胞新陳代謝，進(jìn)而使轉(zhuǎn)入外源基因也可能無(wú)法表示。思考17/29四、基因工程普通過(guò)程與技術(shù)獲取目標(biāo)基因形成重組DNA分子將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞篩選含有目標(biāo)基因受體細(xì)胞目標(biāo)基因表示18/29取出DNA用限制酶切斷DNA當(dāng)前被較廣泛提取使用目標(biāo)基因有：蘇云金桿菌抗蟲(chóng)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。獲取目標(biāo)基因方法1、直接分離基因19/292、人工基因合成法直接合成法：已知某基因序列前提下,能夠用化學(xué)方法合成或用PCR技術(shù)擴(kuò)增大量獲取目標(biāo)因.(如胰島素基因)

想一想:還有其它方法可以合成目標(biāo)基因嗎?DNA合成儀PCR擴(kuò)增儀20/29目標(biāo)基因與運(yùn)載體結(jié)合-----形成重組DNA提取質(zhì)粒并用限制酶切割用連接酶將目標(biāo)基因和質(zhì)粒連接用限制酶切割目標(biāo)基因和用相同限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目標(biāo)基因插入切口處，讓目標(biāo)基因黏性末端與切口上黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在DNA連接酶作用下連接形成重組DNA分子21/29將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞并擴(kuò)增將目標(biāo)基因?qū)胧荏w細(xì)胞將受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增基因工程中慣用受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。如用質(zhì)粒作運(yùn)載體,則選大腸桿菌為受體細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞慣用方法是借鑒細(xì)菌或者病毒侵染細(xì)胞路徑。通常還要對(duì)一些受體細(xì)胞進(jìn)行增大通透性處理。22/29篩選含有目標(biāo)基因受體細(xì)胞受體細(xì)胞是否具運(yùn)載體特有“標(biāo)識(shí)基因”所控制性狀檢測(cè)依據(jù)：

前三步處理十分繁鎖，為確保目標(biāo)基因得到有效利用，通慣用大量受體細(xì)胞來(lái)接收不多目標(biāo)基因。這么，處理受體細(xì)胞中真正攝入了目標(biāo)基因極少，必須將它從中檢測(cè)出來(lái)。23/29目標(biāo)基因表示是否有目標(biāo)基因表示產(chǎn)物表示依據(jù)：外源基因在受體細(xì)胞內(nèi)表示理論基礎(chǔ)，基因是控制生物性狀基本單位，生物界共用一套遺傳密碼，遺傳信息傳遞都遵照中心法則信息流動(dòng)方向。24/291、科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年努力，創(chuàng)建了一個(gè)新興生物技術(shù)——基因工程，實(shí)施該工程最終目標(biāo)是（）A.定向提取生物體DNA分子B.定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行“剪切”C.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造D.定向地改造生物遺傳性狀D25/292、以下說(shuō)法正確是（）A.全部限制酶只能識(shí)別一個(gè)特定核苷酸序列B.質(zhì)粒是基因工程中唯一運(yùn)載體C.載體必須具備條件之一是：含有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，方便與外源基因連接D.基因控制性狀都能在后代表現(xiàn)出來(lái)C26/293、人們常選取細(xì)菌質(zhì)粒分子往往帶有一個(gè)抗菌素抗性基因，該抗性基因主要作用是（）A.提升受體細(xì)胞在自然環(huán)境中耐藥性B.有利于對(duì)目標(biāo)基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)C.增加質(zhì)粒分子分子量D.便于與外源基因連接B27/294、以下哪項(xiàng)不是基因工