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1、1.2 基因工程的原理基因工程的原理和技術和技術1.2 基因工程的原理和技基因工程的原理和技術術 一、教學目標：一、教學目標： 1.了解基因工程的基本原理。了解基因工程的基本原理。 2.描述重組描述重組DNA技術的基本步驟。技術的基本步驟。 二、教學重點、難點：二、教學重點、難點： 基因工程的基本原理和基本操作步驟?；蚬こ痰幕驹砗突静僮鞑襟E。 瀏覽課本瀏覽課本P5P5P7P7，了解基因工程的原理和操作步驟。了解基因工程的原理和操作步驟。二、基因工程的原理和操作步驟：二、基因工程的原理和操作步驟： 原理：基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過原理：基因工程是指按照人們的愿望，進
2、行嚴格的設計，通過體外體外DNA重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，重組和轉基因等技術，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出創(chuàng)造出更符合人們需要的更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。（既是概新的生物類型和生物產品。（既是概念，又是原理）念，又是原理） 目的基因的獲?。荒康幕虻墨@?。?形成重組形成重組DNA分子；分子； 將目的基因導入受體細胞；將目的基因導入受體細胞； 篩選含有目的基因的受體細胞和目的基因表達。篩選含有目的基因的受體細胞和目的基因表達。一、自學導引：三、基因工程操作步驟： 1.第一步：獲取目的基因第一步：獲取目的基因 （1）方法：）方法： 從基因文庫中獲取目的基因從基因文
3、庫中獲取目的基因 利用聚合酶鏈式反應利用聚合酶鏈式反應(PCR)技術擴增目的基因技術擴增目的基因 （目的基因的序列已知）（目的基因的序列已知） 人工合成目的基因人工合成目的基因（目的基因的序列已知）（目的基因的序列已知） 基因基因DNADNA文庫的構建文庫的構建 將總將總DNADNA經過酶解，分離不同長短的經過酶解，分離不同長短的DNADNA片段。片段。包包含的基因片段分別克隆在質粒或噬菌體載體上，含的基因片段分別克隆在質粒或噬菌體載體上，轉染轉染細菌或體外包裝到細菌或體外包裝到噬菌體噬菌體顆粒上顆粒上便構成了該生物便構成了該生物的基的基因文庫。因文庫。利用利用PCR技術擴增目的基因技術擴增目
4、的基因 聚合酶鏈式反應，在生物體外復制特定聚合酶鏈式反應，在生物體外復制特定DNADNA片段的核酸合成技術?？梢垣@得大量的目的基片段的核酸合成技術?？梢垣@得大量的目的基因。因。循環(huán)循環(huán)變性變性退火退火延伸延伸目的基因目的基因的擴增呈的擴增呈指數指數形式形式擴增（擴增（2n）實例 1：1、下列獲取目的基因的方法中需要模板、下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈是鏈是 A.從基因文庫中獲取目的基因從基因文庫中獲取目的基因 B.利用利用PCR技術擴增目的基因技術擴增目的基因 C.反轉錄法反轉錄法 D.通過通過DNA合成儀利用化學方法人工合成儀利用化學方法人工合成合成B、C2 2、形成重組形成重組DNA分
5、子分子 核心核心質粒質粒DNADNA分子分子限制酶處理限制酶處理兩個切口兩個切口獲得目的基因獲得目的基因DNADNA連接酶連接酶重組重組DNADNA分子（重組質粒）分子（重組質粒）同一種同一種一個切口一個切口兩個黏性末端兩個黏性末端3 3、將目的基因導入受體細胞、將目的基因導入受體細胞轉化轉化 有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、酵母菌和動植物細胞等。酵母菌和動植物細胞等。借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。1 1）將目的基因導入植物細胞）將目的基因導入植物細胞農桿菌轉化法農桿菌轉化法基因槍法基因槍法2 2）將目的基因導入動物細胞）將目的
6、基因導入動物細胞顯微注射技術顯微注射技術提純基因表達載體提純基因表達載體體外顯微注射入受精卵體外顯微注射入受精卵受精卵移植受精卵移植1.1.將目的基因導入植物細胞將目的基因導入植物細胞農桿菌轉化法農桿菌轉化法基因槍法基因槍法2.2.將目的基因導入動物細胞將目的基因導入動物細胞顯微注射技術顯微注射技術（最多、最有效）（最多、最有效）3.3.將目的基因導入微生物細胞將目的基因導入微生物細胞Ca2+處理，處理，以增加細菌細胞壁的通透性。以增加細菌細胞壁的通透性。三、基因工程操作步驟： 4.第四步：篩選含有目的基因的受體細胞和目的基因表達第四步：篩選含有目的基因的受體細胞和目的基因表達 （1）內容：）
7、內容： 檢測轉基因生物的染色體檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因（關上是否插入了目的基因（關鍵）鍵） 檢測目的基因是否轉錄出了檢測目的基因是否轉錄出了mRNA 檢測目的基因是否翻譯成蛋白質（表達）檢測目的基因是否翻譯成蛋白質（表達） （2）常用的技術：）常用的技術： DNA分子雜交技術分子雜交技術DNA與與DNA雜交雜交 蛋白質分子（抗原抗體）間的雜交蛋白質分子（抗原抗體）間的雜交DNA雜交技術雜交技術基因探針（基因探針（DNA探針）與目的基因雜交，有無探針）與目的基因雜交，有無雜交帶雜交帶基因工程的基本操作程序目的基因的獲取目的基因的獲取形成重組形成重組DNA分子；分子；將目的
8、基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞篩選含有目的基因的受體細胞和目的基因表達篩選含有目的基因的受體細胞和目的基因表達1、從基因文庫中獲取目的基因、從基因文庫中獲取目的基因2、利用、利用PCR技術擴增目的基因技術擴增目的基因3、化學方法人工合成、化學方法人工合成農桿菌轉化法、基因槍法、顯微注射法、農桿菌轉化法、基因槍法、顯微注射法、CaCa2+2+處理法處理法DNADNA分子雜交技術、抗原分子雜交技術、抗原抗體雜交技術抗體雜交技術分子檢測外的個體水平鑒定分子檢測外的個體水平鑒定四、本節(jié)小結：例如：例如：將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中
9、是否有目的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落，保留有表達的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落，保留有表達產物的進一步培養(yǎng)、研究。產物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產物無表達產物無表達產物無表達產物有表達產物有表達產物無表達產物無表達產物1 用基因工程技術可使大腸桿菌合成人的蛋白質。下列敘述不正確的是 A常用相同的限制性內切酶處理的基因 和質粒 BDNA連接酶和 RNA聚合酶是構建重組質粒必需的工具酶 C可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒 D導入大腸桿菌的目的基因不一定能 成功表達 B鞏固練習鞏固練習2下列屬于獲取目的基因的方法的是下列屬于獲取目的基因的方法的是( )利用利用m
10、RNA反轉錄形成反轉錄形成 從基因組文庫中提取從基因組文庫中提取從受體細胞中提取從受體細胞中提取 利用利用PCR技術技術 利用利用DNA轉錄轉錄 人工合成人工合成A B CDD3基因工程又叫基因拼接技術?；蚬こ逃纸谢蚱唇蛹夹g。 (1)在該技術中，用人工合成方法獲得目的基因的在該技術中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉錄的途徑之一是：以目的基因轉錄的 為模板，為模板， 成互補的單鏈成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合，然后在酶的作用下合成成 。 (2)基因工程中常用的受體細胞有細菌、真基因工程中常用的受體細胞有細菌、真菌、菌、 。 (3)假設以大腸桿菌質粒作為運載體，并
11、以同一種限假設以大腸桿菌質粒作為運載體，并以同一種限制性內切酶切割運載體與目的基因，將切割后的運制性內切酶切割運載體與目的基因，將切割后的運載體與目的基因片段混合，并加入載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連連接酶。連接產物至少有接產物至少有 種環(huán)狀種環(huán)狀DNA分子，它們分別分子，它們分別 是是 。信使信使RNA 逆轉錄逆轉錄 雙鏈雙鏈DNA(目的基因目的基因)動植物細胞動植物細胞 3 運載體自連的、目的基因片段自連的、運載體自連的、目的基因片段自連的、運載體與目的基因片段相連的環(huán)狀運載體與目的基因片段相連的環(huán)狀DNA分子分子 4如何利用目的基因，通過轉基因技術獲得抗寒能力提高的香蕉植株？在運用轉基因香蕉的過程中，在生態(tài)安全方面可能會出現什么問題？（列舉兩點）將目的基因插人土壤農桿菌的質粒，構建表達載體，通過農桿菌的轉化導人香蕉受體細胞，成功轉化的香蕉細胞通過組織培養(yǎng)形成植株。生態(tài)安全問題包括： 外源基因擴散到其他物種（外源基因漂移）；轉基因植株擴散影響生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能；轉基因植株擴散對生物多樣性的影響；轉基因植物殘體或分泌物對環(huán)境的影響。 作業(yè)！
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