基因工程的原理和技术
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月季的花药培养
讨论:
怎样能够在大肠杆菌中产生 人的胰岛素?
基因工程的基本原理:让人们感兴趣 的基因在宿主细胞中稳定和高效表 达.
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基因工程的基本操作程序主要包括 五个基本步骤：
1）获得目的基因 2）形成重组的DNA分子 3）将重组DNA分子导入受体细胞 4）筛选含有目的基因的NA片段,导入 受体菌的群体中储存,各个受体菌药培养
用DNA重组技术将某种生物的总 DNA用特定的限制性内切酶切割成一个 个片段，然后将这些片段随机地连接在 某些质粒或其他载体上，再将它们转移 到适当的宿主细胞中，通过细胞的增殖 而构成各个片段的无性繁殖系（克隆）， 当这些克隆多到可以包括某种生物的全 部基因时喂棉铃虫， 如虫吃后不出现中毒症 状，说明未摄入目的基 因或摄入目的基因未表 达。如虫吃后中毒死亡， 则说明摄入了抗虫基因 并得到表达。
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巩固练习
1为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱 节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其 水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理是 A．基因重组 B．基因突变 C．基因复制 D培养
1）人工合成
n 已知其序列 n 已知其mRNA 的序列 n 已知其翻译产物的氨基酸序列
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2）聚合酶链式反应 即PCR技术
点点生物学教学体），从中便可分离，对于基因定 位和基因工程的研究都很有用。
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步骤二：形成重组DNA分子
1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一 个切口，露出黏性末端。
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步骤一：获得目的基因
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 。
如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植 物的抗病（抗病毒、抗细菌）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。
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目的基因的获得
人工合成 利用PCR技术扩增
②间接导入法常用的载体是质粒、λ噬菌体、科斯质粒。
（1）质粒是细菌染色体DNA以外的环状双链DNA分子，它能自 我复制，也可整合到细胞染色体DNA中与其一起表达。质粒通常 还含有标记基因，这可以从细胞的表型特征来识别。 （2）λ噬菌体是一种细菌病毒，其环状双链DNA可以作为目的基 因的载体。 （3）科斯质粒是一种杂种质粒，含有质粒和λ噬菌体的部分顺序， 很适合用作真核生物基因的载体。
氨苄青霉 素抗性基因
四环素 抗性基因
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步骤四：目的基因的表达
• 受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因 完成了表达吗？ 不能，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。
若不能表达， 要对抗虫基因 再进行修饰。
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想通过基因工程得到抗虫棉， 怎样证明抗虫基因已经在棉 花细胞中表达了？
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这一定义也适用于线粒体DNA和叶绿使包含各个 特定DNA片段的细菌增多。通过分子杂交的 方法，可以筛选出包含有所需基因的DNA片
段的细菌（或噬菌体）。经过扩增得到大量这
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2利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是 否成功，最好检测 A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因
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3水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中天冬氨
酸、甘氨酸和丝氨酸构成发光环，现已将这种蛋
• 常用的受体细胞：
有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、 酵母菌和动植物细胞等。
• 将目的基因导入受体细胞的原理
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
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①直接导入法有电击、显微注射、直接吸收、基因枪等 方法。
（1）电击法：借助电击仪高压脉冲把目的基因打入宿主细胞。 （2）显微注射法：利用微量注射器在显微镜下直接把目的基因注 入宿主细胞。 （3）直接吸收法：把目的基因和宿主细胞混在一起，让其吸收。 （4）基因枪法：在金属微粒上涂一层目的基因，然后发射到宿主 细胞中。
2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产 生相同的黏性末端。
3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口 处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重 组DNA分子（重组质粒）
目的基因与运载体的结合过程，实际
上是不同来源的基因重组的过程。
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步骤三：将重组DNA分子导入受体细胞
白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技 术中，这种蛋白质的作用是
A．促使目的基因导入受体细胞 B．促使目的基因在受体细胞内复制 C．使目的基因容易被检测出来 D．使目的基因容易成功表达
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1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细 胞壁的通透性。
2）使含有目的基因的重组质粒进入受体 细胞。
3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而 复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很 短的时间内就能获得大量的目的基因。
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步骤四：筛选含有目的基因的受体细胞