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基因工程的基本内容 基因决定性状（一） 青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素 基因决定性状（二） 家蚕能够吐出蚕丝为人类利用 定向基因改造设想 基因工程概念 基因工程：将外源基因转移到受体细胞,并使外源基因表达的过程。 剪刀－限制性内切酶 1.化学本质：蛋白质 2.特点：高效性，专一性， 即识别特定核苷酸序列，切割特定的位点。特定切点。 限制性核酸内切酶 限制酶作用部位：切开磷酸二酯键结果：形成DNA片段，产生粘性末端 思考？要想获得某个特定的基因，至少需要几个限制性酶切位点，切断几个磷酸二酯键？产生几个黏性末端？ 运载体 功能：将外源基因自动的运送至受体细胞。 运载体 作用：将外源基因送入受体细胞。 种类：噬菌体DNA,和动植物病毒DNA,质粒, 最常用的载体工具:质粒 质粒是什么? 质粒本质: 存在部位: 特性: 基因工程操作工具3: DNA连接酶(基因的针线) DNA连接酶的作用： 将两种来源不同的DNA末端之间的缝隙缝合。 DNA连接酶的作用过程 第二步:再用DNA连接酶将两者连接 运载体 1.能在宿主细胞内复制并稳定地保存 2.具有多个限制酶切点。原因？ 3.具有某些标记基因。原因？ 质 粒 基因操作的基本步骤 基因工程概念 基因工程：将外源基因转移到受体细胞,并使外源基因表达。 培育抗虫棉过程图 提取目的基因 将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。 提取目的基因的方法（一） 直接分离基因——鸟枪法 提取目的基因的方法（二） 人工基因合成法 目的基因与运载体结合 用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA 将目的基因导入受体细胞并扩增 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。 导入受体细胞常用的方法是借鉴细菌或者病毒侵染细胞的途径。通常还要对一些受体细胞进行增大通透性的处理。 目的基因可以随着受体细胞进行快速的繁殖，在很短的时间内获得大量的基因。 目的基因的检测和表达（一） 以上步骤完成以后，在全部受体细胞中，真正能够摄入重组ＤＮＡ分子的受体细胞很少，必须通过一定的手段对受体细胞是否导入了目的基因进行检测。检测方法有很多种： 目的基因的检测和表达（二） 重组ＤＮＡ分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。 提取质粒并用限制酶切割 用连接酶将目的基因和质粒连接 返 回 将目的基因导入受体细胞 将受体细胞进行扩增 返 回 大肠杆菌的某种质粒具有抗青霉素基因，当这种质粒与外源ＤＮＡ组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。 下一页 例如：利用运载体的某种标记基因 * 能否让细菌“吐出”蚕丝？ 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？ 科学家经过多年的努力，终于在20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。 ？？？ ？？？ 思考：如何获得能表达人血红蛋白的大肠杆菌呢？ 1如何将目的基因即血红蛋白基因从人的DNA中分离出来？ 2如何将目的基因导入大肠杆菌细胞中？ 关键问题？ 基因操作的工具1： 1.如何将目的基因即血红蛋白基因从人的DNA中分离出来？ 早在1970年，从细菌中分离得到。1994年分离到2300多种，常用200多种，主要从微生物分离。 限制性内切酶切割DNA过程 G P A P A P T P A P T P T P C P 限制酶切割的是哪个部位的键? 举例：EcoR 1 至少需要2个限制性酶切位点,切断4个磷酸二酯键,产生4个粘性末端 2如何将目的基因运送至大肠杆菌? 噬菌体侵染细菌实验 　　基因工程操作工具2:载体。(运输工具) 　　基因工程操作工具2:载体。(运输工具) 2如何将目的基因运送至大肠杆菌中？ 小型环状DNA 存在于大肠杆菌等原核细胞中,或酵母菌真核细胞中 不影响宿主细胞生存,在一定条件下,可在细菌之间转移 3如何将目的基因与载体相连？ DNA 连接酶 连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 如何用DNA连接酶将目的基因与质粒DNA连接呢? 第一步:先用相同的DNA限制性内切酶分别切割质粒和目的基因,使两者露出相同的粘性末端 目的基因 质粒 结果: 形成重组DNA分子 　　载体特点: 同时具备这三个条件的天然质粒很少,所以基因工程用到的大多数质粒都是人工改造过的 提取目的基因 目的基因与载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 结果