1、专题一专题一 基因工程基因工程第一节第一节 基因工程的基本工具基因工程的基本工具coRI限制酶限制酶SmaI限制酶限制酶识别序列识别序列切割位点切割位点和之间和之间和之间和之间思考思考:原核生物体内该酶的作用是什么原核生物体内该酶的作用是什么?思考思考:为什么原核生物自己的为什么原核生物自己的DNA不会被切割降解不会被切割降解?切取目的基因或切开运载体切取目的基因或切开运载体磷酸二酯键磷酸二酯键只能连接黏性末端之间只能连接黏性末端之间1.作用：作用：2.条件条件:注注:天然运载体都需人工改造后才能用于基因工程操作。天然运载体都需人工改造后才能用于基因工程操作。3.常用种类：常用种类：质粒、质粒
2、、噬菌体的衍生物、动植物病毒噬菌体的衍生物、动植物病毒第二节第二节 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序(一一)目的基因的概念目的基因的概念(二二)目的基因的获取途径目的基因的获取途径1.从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因(1)基因文库的概念基因文库的概念:(2)基因文库的类型基因文库的类型基因组文库基因组文库:包含了一种生物所有基因的基因文库包含了一种生物所有基因的基因文库,叫做基因组文库叫做基因组文库.部分基因文库部分基因文库(cDNA文库文库):(3)基因文库的构建基因文库的构建直接分离法（或鸟枪法）直接分离法（或鸟枪法）基因组文库的构建基因组文库的构建:cDNA文
3、库的构建文库的构建:(4)基因的结构基因的结构非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 终止子终止子启动子启动子(RNA(RNA聚聚合酶结合位点合酶结合位点)原核细胞的基因结构原核细胞的基因结构非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 终止子终止子启动子启动子(RNA(RNA聚聚合酶结合位点合酶结合位点)内含子内含子 外显子外显子 真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由能够编码蛋白质的都
4、由能够编码蛋白质的_和具有调控作用和具有调控作用的的_区组成区组成.原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码(5)两类基因文库的比较两类基因文库的比较文库类型文库类型cDNAcDNA文库文库基因组文库基因组文库文库大小文库大小小小大大基因中启动子基因中启动子无无有有基因中内含子基因中内含子无无有有基因多少基因多少某种生物的部分基因某种生物的部分基因某种生物的全部基因某种生物的全部基因物种之间的基因交流物种之间的基因交流可以可以部分基因可以部分基因可以适用的目的基因范围适用的目的基因范围可用于真核基因可用于真核基因一般用于原核基
5、因一般用于原核基因(6).如何从基因文库中得到目的基因如何从基因文库中得到目的基因(7)从基因文库中获取目的基因的特点从基因文库中获取目的基因的特点思考思考:什么情况下需要构建基因文库什么情况下需要构建基因文库?什么情况下不需要什么情况下不需要?如果只需获取个别目的基因如果只需获取个别目的基因,且其序列巳知时且其序列巳知时,则不需构建则不需构建基因文库基因文库.可直接从含目的基因的生物体内提取出含目的可直接从含目的基因的生物体内提取出含目的基因的基因的DNA片段片段(或提取出目的基因的或提取出目的基因的mRNA进行逆转录进行逆转录获得其获得其cDNA),通过通过PCR技术扩增获取目的基因技术扩
6、增获取目的基因.2.PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因概念：概念：Taq酶酶)原理原理:条件条件:PCR扩增仪扩增仪PCRPCR技术技术DNADNA复制复制相同相同点点原则原则条件条件不同不同点点解旋解旋方式方式场所场所引物引物酶酶PCR技术扩增目的基因与细胞复制技术扩增目的基因与细胞复制DNA的比较的比较过程过程:仪器仪器:DNA合成仪合成仪适用对象适用对象:核苷酸系列巳知核苷酸系列巳知,且比较小的目的基因且比较小的目的基因1.目的目的(作用作用):2.基因表达载体的组成元件基因表达载体的组成元件3.过程过程:限制酶处理限制酶处理表表达达载载体体同一种同一种三三.将目的基因导入受体细胞将
7、目的基因导入受体细胞1.转化的概念转化的概念:2.受体细胞的种类和选择受体细胞的种类和选择微生物细胞微生物细胞:动物细胞动物细胞:植物细胞植物细胞:3.导入不同受体细胞的方法导入不同受体细胞的方法(1).(1).将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞原理：原理：适用对象适用对象:操作过程操作过程:(2).将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞显微注射法显微注射法(3).将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞Ca2+处理吸收转化法处理吸收转化法微生物作受体细胞原因：微生物作受体细胞原因：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少过程：过程：Ca2+
8、处理处理大肠杆菌大肠杆菌感受态感受态细胞细胞表达载体表达载体与感受态与感受态细胞混合细胞混合感受态细感受态细胞吸收胞吸收DNA1.导入检测导入检测利用标记基因进行检测和筛选利用标记基因进行检测和筛选四四.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定是否导入原核细胞是否导入原核细胞:真核细胞染色体的真核细胞染色体的DNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因:DNA分子杂交技术分子杂交技术2表达检测表达检测转录水平检测转录水平检测DNA分子杂交技术分子杂交技术翻译水平检测翻译水平检测抗原抗原抗体杂交技术抗体杂交技术第三节第三节 基因工程的应用基因工程的应用1.提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能
9、力(2)抗病转基因作物抗病转基因作物主要的杀虫基因有主要的杀虫基因有:Bt毒蛋白基因毒蛋白基因,蛋白酶抑制基因蛋白酶抑制基因,淀粉酶淀粉酶抑制基因抑制基因,植物凝集素基因植物凝集素基因.(1)抗虫转基因作物抗虫转基因作物常用的抗病基因是常用的抗病基因是:病毒的外壳蛋白基因病毒的外壳蛋白基因,病毒的复制酶基病毒的复制酶基因因,几丁质酶基因几丁质酶基因,抗毒素合成基因抗毒素合成基因.(3)其他抗逆转基因作物其他抗逆转基因作物:耐盐碱耐盐碱,耐干旱耐干旱,耐低温耐低温,抗除草剂等抗除草剂等.2.改良农作物品质改良农作物品质:高产高产,优质优质,耐储存等耐储存等.3.生产药物生产药物:如紫草素如紫草素
10、原理：原理：选用猪作器官移植补充供源的原因：选用猪作器官移植补充供源的原因：如如:胰岛素胰岛素,干扰素等干扰素等用于环境监测和环境污染的治理用于环境监测和环境污染的治理五五.尝试用于基因治疗尝试用于基因治疗原理原理:功能上修复功能上修复.结构上并未修复结构上并未修复.技术类型技术类型:体内基因疗法和体外基因疗法体内基因疗法和体外基因疗法.困难困难:伦理上伦理上,技术上技术上,安全上都还有困难安全上都还有困难,仍处于实验阶段仍处于实验阶段.用于基因治疗的目的基因种类用于基因治疗的目的基因种类:正常健康基因正常健康基因,反义基因反义基因,自杀基因自杀基因(编码可杀死癌细胞的蛋编码可杀死癌细胞的蛋白
11、酶基因白酶基因).六六.用于基因诊断用于基因诊断基因芯片技术基因芯片技术DNA分子杂交技术（碱基互补配对）分子杂交技术（碱基互补配对）原理原理:优点优点:快速，高效，自动化快速，高效，自动化第四节第四节 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起一一.蛋白质工程的概念蛋白质工程的概念:二二.蛋白质工程崛起的缘由蛋白质工程崛起的缘由1.基因工程的不足基因工程的不足:只能生产自然界已存在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质2.天然蛋白质的不足天然蛋白质的不足:三三.蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理1.目标：目标：2.原理原理:蛋白质的结构决定功能蛋白质的结构决定功能3.实质实质:对编码蛋白质的基因进行改造（基因修饰或基因对编码蛋白质的基因进行改造（基因修饰或基因合成）合成）4.蛋白质工程的流程蛋白质工程的流程mRNA基因基因DNA氨基酸序氨基酸序列多肽链列多肽链蛋白质蛋白质三维结构三维结构预期功能预期功能生物功能生物功能转录转录翻译翻译折叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计
