1、1、编码区：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质的序列。,2、非编码区 ：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。,基因的结构（补充知识）,与RNA聚合酶结合位点,终止子,RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。,转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动，并以DNA分子的一条链为模板合成RNA。,转录完毕后，RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。,一、原核细胞的基因结构,二、真核细胞的基因结构,编码区,内含子,外显子,启动子,终止子,基因的结构（补充知识）,与RNA聚合酶结合位点,1、编码区,2、非编码区 ：调控遗传信息表达的核苷酸
2、序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。,注意：比较与DNA有关的酶： DNA酶、解旋酶、聚合酶、连接酶,（1）DNA酶（水解酶）：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，最后彻底水解成膦酸、脱氧核糖和含氮碱基 （2）DNA解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是碱基和碱基之间的氢键。(注意：使DNA解成两条长链的方法除用解旋酶以外，在适当的高温（如94）、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋)。 （3）DNA聚合酶：能将单个的核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。 （4）DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。注意比较DNA聚合酶和DNA连接酶的异同点。,基因工程 1
3、.2基本操作程序,预习讨论：,1. 基因工程需要哪四个步骤？ 2. 结合“抗虫棉”的培育，试分析每一步骤的必要性？,基因工程基本操作的四个步骤：,将需要的基因从供体生物细胞内提出,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞 (转化）,目的基因的检测与鉴定,进入受体细胞保存并发挥作用,宿主细胞是表达的 场所,是否进入受体细胞 是否能表达,一、目的基因的获取,(一)、目的基因主要是_,编码蛋白质的结构基因,（请举出三个以上的例子）,（二）、获取目的基因的常用方法有哪些?,1、从基因文库中获取,2、利用PCR技术扩增,3、人工合成,1、从基因文库中获取目的基因,（1）基因文库,基因组
4、文库,部分基因文库 （如:cDNA文库）,（就比如是保存基因的仓库）,（国图）（校图）,基因组文库的构建,（2）基因文库的构建方法,通过对受体菌的培养而储存基因,将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库, cDNA文库的构建-反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。,目的基因的mRNA,单链DNA （与mRNA互补）,反转录酶,DNA聚合酶,双链DNA (目的基因),不含内含子,基因组文库和部分基因组文库(cDNA文库)比较,怎样从基因文库
5、中得到我们所需的目的基因呢?,怎样从图书馆中得到我们所需的书籍呢? ？,依据：目的基因的有关信息。 如：根据基因的核苷酸序列基因的功能基因在染色体上的位置基因的转录产物mRNA基因翻译产物蛋白质等特性,从基因文库中得到目的基因的方法,书籍信息书名作者出版社分类价钱,小结：一、目的基因的获取,（一）从基因文库中获取目的基因,基因组文库,包含某生物的 所有的基因,通过对受体菌的培养而储存基因,cDNA文库,包含某生物的 部分的基因,反转录法,基因工程基本操作的四个步骤：,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞 (转化）,目的基因的检测与鉴定,一、目的基因的获取 实施基因工程的第
6、一步,（一）从基因文库中获取目的基因,基因组文库,包含某生物的 所有的基因,通过对受体菌的培养而储存基因,cDNA文库,包含某生物的 部分的基因,反转录法,（二）人工合成法：,基因较小，核苷酸序列已知，,（三）利用PCR技术扩增目的基因, 概念：PCR全称为_，是一项 在生物_复制_的核酸合成技术,条件：_、_、_ 、 _.,原理：_,聚合酶链式反应,体外,特定DNA片段,DNA复制,已知目的基因的核苷酸序列,四种脱氧核苷酸,一对引物,DNA聚合酶（Taq酶）,（三）利用PCR技术扩增目的基因,变性（9095、解旋为单链）,复性（5560、引物 与单链互补结合）,延伸（ 7075、在Taq酶的
7、作用下合成与模板互补的DNA双链）,重复循环, 过程：,至少25次，复制出的DNA数=225 =33554432个,结果：以_方式扩增，即_（n为扩增循环的次数）,使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增,指数,2n,二、基因表达载体的构建基因工程的核心,1、目的：,使目的基因在受体细胞中稳定存在、遗传、表达,2、基因表达载体的组成：,复制原点 + 启动子 + 目的基因 + 终止子+ 标记基因,它们各自的作用是什么?,启动子：位于基因的首端的一段特殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得蛋白质 终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断，能
8、终止mRNA的转录 标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来,载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构 用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键 启动子、终止子对于目的基因表达必不可少 目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。,注意,三、将目的基因导入受体细胞,转化：,方法,将目的基因导入 植物细胞,农杆菌转化法,目的基因进入 _内，并且在受体细胞内维持_ _和_ _的过程,受体细
9、胞,稳定,表达,农杆菌转化法 农杆菌特点：,易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力,Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。,过程：,优点： 经济有效,限制酶和DNA连接酶,目的基因,转化,植物组织培养,转基因植物,原核生物特点繁殖快、单细胞、遗传物质少Ca+感受态细胞,三、将目的基因导入受体细胞,转化：,方法,导入植物细胞,导入动物细胞,导入微生物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,显微注射法,目的基因进入 _内，并且在受体细胞内维持_ _和_ _的过程,受体细胞,稳定,表达,四、目的基因的检测与鉴定,是否可稳定维持和表达,分子
10、水平检测,染色体上是否插入目的基因,DNA分子杂交,个体水平鉴定,DNA分子杂交示意图,采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。,.首先取出转基因生物的基因组DNA.目的基因的DNA + 放射性同位素等作标记= 基因探针.探针和转基因生物的基因组杂交（DNA分子杂交）,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中,过程:,归纳步骤,四、目的基因的检测与鉴定,是否可稳定维持和表达,分子水平检测,染色体上是否插入目的基因,DNA分子杂交,目的基因
11、是否转录出了mRNA,抗原抗体杂交,目的基因是否翻译成蛋白质,个体水平鉴定,观测害虫食用后死活是否抗虫 病毒感染的症状是否抗病,分子杂交,归纳步骤,小结： 基因工程的基本操作程序,目的基因的获取 基因文库 人工合成 利用PCR扩增 构建基因表达载体 复制原点、启动子、目的基因、终止子、标记基因 将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化法、显微注射法 目的基因的检测与鉴定 检测：是否插入、转录、翻译 鉴定：,小结：四、目的基因的检测和鉴定,（一）检测,目的基因是否插入,方法：探针与基因组DNA杂交,原理：DNA分子杂交,目的基因是否转录,方法：探针与提取的mRNA杂交,原理：DNA分子杂交,目的基因是否翻译,原理：抗原抗体杂交,（二）鉴定,（个体水平上）,（分子水平上）,抗虫鉴定、抗药鉴定,1.3,抗虫、 抗病 抗逆 改良品种,基因工程的应用,转基因植物,转基因动物,基因工程药物,基因治疗,生态环境保护,提高生长速度、 改善畜产品的品质 生产药物 器官移植的供体,工程菌,导入正常基因；体外、体内基因治疗,环境监测污染治理,地衣“指示植物”超级细菌,1.4 蛋白质工程,概念： 原理： 前景：,
