1、第第 3节节 基因工程与转基因生物基因工程与转基因生物基因工程产品 基因工程的原理？一一 基因工程的原理基因工程的原理DNA RNA 蛋 白 质（性状）转录 翻译复制复制逆转录中心法则中心法则三三 基因工程基因工程基因工程：基因工程： 依据依据 预先设计的蓝图，预先设计的蓝图，用用 人工方法人工方法 将某种生物的基因，将某种生物的基因， 结合结合到另一种生物的基因组到另一种生物的基因组 DNA中，并使其中，并使其表达表达 ，使后者，使后者 获得新的遗传性状获得新的遗传性状 ，产，产生出人类所需要的产物，或创造出新生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。的生物类型的现代生物技术
2、。操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果生物体外生物体外基因基因DNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达实质实质 基因重组基因重组抗虫棉1 基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花 (无抗虫特性无抗虫特性 )苏云金杆菌苏云金杆菌提取提取抗虫基因抗虫基因 与与 运载体运载体 DNA拼接拼接导入导入棉花细胞棉花细胞 (含含 抗虫基因抗虫基因 )棉花植株棉花植株 (有有 抗虫特性抗虫特性 ) 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？2 基因工程培育抗虫
3、棉的关键基因工程培育抗虫棉的关键步骤步骤 和和 工具工具关键步骤一：关键步骤一： 提取提取 抗虫基因抗虫基因关键步骤二：关键步骤二： 抗虫基因抗虫基因 与运载体与运载体 DNA连接连接关键步骤三：关键步骤三： 抗虫基因抗虫基因 导入受体导入受体 (棉花棉花 )细胞细胞化学化学 剪刀剪刀 限制性核酸限制性核酸 内切酶（限制酶）内切酶（限制酶）工具：工具： 化学化学 浆糊浆糊 DNA连接酶连接酶工具：工具： 工具：工具： 分子运输车分子运输车 运载体运载体3.1 化学剪刀化学剪刀 限制性核酸内切酶（限制酶）p来源：p特性：p种类：p结果：细菌识别 DNA特定 脱氧核苷酸 序列 ；切断特定部位 的
4、键 。200多种专一性相同 的限制酶 相同 的粘性末端T C G AA G C TC G ATTA G C限制酶DNA分子限制酶可以 切断特定 的两个脱氧核苷酸之间的键CAGAATTCGTGTCTTAAGCA限制酶CAGGTCTTAAAATTCGTGCAAGGAATTCTCTCCTTAAGAG限制酶AGGTCCTTAAAATTCTCGAG限制酶只切断 特定序列内特定的 两个脱氧核苷酸之间的键TTAAAATTTTAAAATT黏性末端各种限制酶 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性末端？要切两个切
5、口，产生四个黏性末端。要切两个切口，产生四个黏性末端。 如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的 DNA用同一种限制酶用同一种限制酶来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？会产生会产生 相同相同 的黏性末端，然后让两者的的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏性末端 黏合黏合 起来，可以合成重组的起来，可以合成重组的 DNA分分子子 。想一想：想一想：DNA连接酶连接酶将将 两个两个 DNA片断片断 “ 粘连粘连 ” 起来，起来， 拼接成拼接成 新的新的 DNA分子分子 的酶。的酶。缝合 DNA分子上的 切口（ 相邻的脱氧核苷酸重新形成键 ）p质粒质粒3.3分子运输车分子运输车 运载体运载体p条件：p作
6、用：p常用运载体： 质粒 、 病毒（噬菌体）。 能自我复制 具有多个限制酶的 单一 切点，便于与外源基因相连 具有 标志基因 ，便于筛选。来源：本质：特征细菌双链闭环 DNA自主复制结合到 寄主细胞染色体 DNA同步复制把外源基因送入受体细胞质粒质粒 ：质粒是质粒是 细菌细菌 中，中， 拟核拟核 DNA之外之外 ，能，能 自自主复制主复制 的的 双链闭环的双链闭环的 DNA分子。分子。 大肠杆菌细胞质粒拟核DNA抗生素抗性基因基因工程的三种必要工具小结基因工程的三种必要工具小结切割 DNA分子 获得 目的基因的 酶 “ 化学剪刀 ”连接 目的基因和运载体质粒的 酶 “ 化学浆糊 ” DNA连接
7、酶将重组 DNA导入细胞中的 运载体 “ 分子运输车 ”质粒限制性核酸内切酶 ,简称 限制酶四四 基因工程的基本过程基因工程的基本过程四步曲 ：1、获取目的基因2、目的基因与运载体重组3、重组 DNA分子导入受体细胞4、筛选含目的基因的受体细胞细胞核提取 DNA限制酶目的基因细菌质粒限制酶DNA连接酶质粒导入受体细胞筛选细胞增殖并表达产物1 目的基因目的基因 （外源基因）（外源基因）人们为了得到其人们为了得到其 表达产物表达产物 而把它而把它 转入到转入到新的生物体新的生物体 中去的基因。中去的基因。目的基因的提取方法目的基因的提取方法直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因基因定位基
8、因定位2 目的基因与运载体重组目的基因与运载体重组目的基因目的基因 插入插入 质粒的切口处，再加入适量质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶连接酶 ，形成了一个，形成了一个 重组重组 DNA分子（重分子（重组质粒）组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的上是不同来源的 基因重组的过程。基因重组的过程。目的基因目的基因质粒质粒 相同的 限制酶(1) 常用的受体细胞：常用的受体细胞：微生物微生物 （大肠杆菌）（大肠杆菌） 植物细胞、动物细胞等植物细胞、动物细胞等。 （ 2）将目的基因导入受体细胞的原理）将目的基因导入受体细胞的原理借鉴借鉴 细菌或病毒侵染
9、细胞细菌或病毒侵染细胞 的途径。的途径。3 重组重组 DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞使含有目的基因的使含有目的基因的 重组质粒进入重组质粒进入 受体细胞。受体细胞。4 筛选含目的基因的受体细胞筛选含目的基因的受体细胞氨苄青霉氨苄青霉素抗性基因素抗性基因目的基因 目的基因不能不能受体细胞摄入受体细胞摄入 DNA分子后就说明目的分子后就说明目的基因完成了表达吗？基因完成了表达吗？若若 不能表达，不能表达，要对抗虫基因要对抗虫基因再进行再进行 修饰修饰 。受体细胞必须受体细胞必须 表现出表现出 特定的特定的 性状性状 ，才能，才能说明目的基因完成了说明目的基因完成了 表达表达 。微生物 基因
10、工程植物 基因工程动物 基因工程基因工程 表达系统基因工程的三大分支五五 转基因技术的应用转基因技术的应用1、微生物基因工程p优点：技术比较 成熟 、研制周期较 短 、可 大量 生产等。p主要用途：药用 蛋白质 的规模化生产。用 基因工程培育的 “ 指示生物 ” 能十分灵敏地反映环境污染的情况 ，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物 。 基因工程做成的 “ 超级细菌” 能吞食和分解多种污染环境的物质 。2、植物基因工程p用途： 获得 抗逆性 作物以及 高产、高品质、高观赏价值 的农作物或园艺作物。1993年 抗病毒烟草1997年 转基因耐储存番茄2002年 转基因抗虫棉p我国成就p发展方向： 将疾病的 疫苗基因 转入植物，培养疫苗植物，以期通过 生食果实或营养器官 代替 疫苗接种 。转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯 不会引起过敏的转基因大豆3、动物基因工程p特别之处：受体细胞： 受精卵导入技术： 显微注射技术p帕尔米特实验： 提：组：导：筛：大鼠生长激素基因目的基因与运载体重组显微注射入受精卵的雄性原核p用途： 优良性状的 动物新品种人源性蛋白质药物的动物培育（乳腺生物反应器）
