第一节 基因工程概述
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定向改造基因设想
设想 一
设想 二
设想 三
能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？
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？
经过多年的努力，科学家于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。
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2Hale Waihona Puke 基因工程的诞生和发展建筑精选课件
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• 获得目的基因的方法
直接分离基因：“鸟枪法”（“散弹射击法”）
人工合成基因
反转录法
根据已知的氨基酸序列 合成DNA
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1 . “鸟枪法”（“散弹射 击法”）
用限制酶将供体细胞中
的DNA切成许多片段，将这
些片段分别载入运载体，然
后通过运载体分别转入不同 的受体细胞，让供体细胞提
基因工程（gene engineering）是指在体 外通过人工 “剪切”和“拼接”等方法，对 生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受 体细胞内并使重组基因在受体细胞中表达, 产 生人类需要的基因产物的技术。又叫DNA重组 技术。
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概念的把握
基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果 优点 本质
DNA重组技术
体外 基因
分子水平
剪切→ 拼接 →导入→ 表达 获得人类需要的基因产物
定向改造生物
建筑精选课件基因重组
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（二）基因工程的工具——酶和载体
关键步骤一的工具：“分子手术刀”—限制性内切酶 关键步骤二的工具： “分子针线”—DNA连接酶 关键步骤三的工具： “分子运输车”—载体
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用限制酶切断成 许多片段
供的外源DNA的所有片段分
别在各个受体细胞中大量复
制（即扩增），从中找出含
有目的基因的细胞，再利用
一定方法将目的基因的DNA
片段分离出来。
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2.人工合成基因 (1)反转录法： 目的基因的mRNA
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１、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶
大肠杆菌的一种限制酶能识
限制 酶
别GAATTC序列，并在G和A 之间切开DNA。
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思考：
①限制酶所识别的序列有什么特点？
②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？
③什么叫黏性末端？ 建筑精选课件
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思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？ 限制酶所识别的序列，都具有回文序列。
①作用： 将外源基因送入受体细胞。
②条件：
（1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 （2）具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。
（3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如对抗生素
的抗性基因、产生具有颜色反应的基因等。
③常用种类： 质粒、噬菌体和一些动植物病毒。
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质粒的特点:
1. 能自主复制的小型环状DNA分子； 2. 质粒的存在与否对宿主细胞无影响； 3. 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
（2）分布：主要在微生物中。 （3）结果：产生黏性末端．
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• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？
会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性 末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA 分子了。
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２、“分子针线”——DNA连接酶
思考：DNA连接酶连接的是什么部位？
②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？ 任何一种限制酶都只识别和切断特定的核苷酸序列，
这是由限制酶的性质所决定的。
③什么叫黏性末端？ 被限制酶切开的DNA两条单链 的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补 配对，这样的切口叫黏性末端。
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限制性核酸内切酶（简称限制酶）
（1）特点：特异性，即识别特定核苷酸序列， 在特定的切点切割DNA分子。
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连 接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。
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G
C
A
T
A
T
T
A
T
A
C
G
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３、运载工具－载体
要让一个从甲生物细胞内取出来的目的基因在乙生物体内进 行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基 因送入细胞的工具就是载体。
• 艾弗里：证明ＤＮＡ是主要的遗传物质 • 沃森和克里克：阐明ＤＮＡ双螺旋结构 • 尼伦贝格：破译遗传密码
1973年:美\科恩：将两种不同来源的ＤＮＡ分子进行 体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立 了定向改造生物的新技术--基因工程。
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（一）基因工程的概念
• 什么是基因工程？
C、目的基因须由载体导入受体细胞
D、质粒都可作为载体
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基因工程的一般过程：
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获取目的基因 制备重组DNA分子 转化受体细胞 筛选出获得目的基 因的重组细胞 实现功能表达（培
养受体细胞并诱导目的
基因的表达）
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步骤一：获取目的基因
目的基因是人们所需要转移或改造的基因, 获取目的基因是实施基因工程的第一步 。
• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大肠杆菌
的质粒，其中常含有抗药
基因，如抗四环素的标记
基因。质粒的存在与否对
宿主细胞生存没有决定性
作用，但复制只能在宿主
细胞内进行。
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练习
1.以下说法正确的是
（C ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形
成氢键
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2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A、能复制
（ D）
B、有多个限制酶切点
C、具有标记基因
D、它是环状DNA
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3.有关基因工程的叙述中，错误的是（ B D ） A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性
状，培育生物新品种
B、重组DNA的形成在细胞内完成
如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，植物的 抗病基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的 胰岛素基因、干扰素基因等。
建筑精选课件24从基因中获取目的基因：基因: 一个生物体的基因组DNA用限制性核酸内切酶部
分酶切后，将酶切片段插入到载体DNA分子中，所有 这些插入了基因组DNA片段的载体分子的集合体，将 包含这个生物体的整个基因组，也就是构成了这个生 物体的基因。 (gene library).