第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术
基因工程的基本原理 基因工程的基本操作步骤 获得目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 基因工程总结 获得目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因的表达 课堂练习
基因工程的基本原理 让人们感兴趣的基因（目的基因）在宿主细胞中稳定和高效表达。 目的基因 宿主细胞（受体细胞） 实例 是指编码人们所需要合成的蛋白质的结构基因，是人们所需要的基因 宿主细胞（受体细胞） 是让目的基因进行克隆和表达的细胞 实例 人生长激素基因导入大肠杆菌进行克隆，并合成生长素 目的基因 宿主细胞
聚合酶链式反应（PCR技术）扩增目的基因 获得目的基因 人工合成或从供体生物细胞中分离得到目的基因 常用方法 如已知目的基因的核苷酸序列 化学方法合成 聚合酶链式反应（PCR技术）扩增目的基因 如未知目的基因的核苷酸序列 从基因文库中获取目的基因
化学合成法 逆转录法 人工合成法 从细胞中提取目的基因转录形成的mRNA为模板 逆转录酶 DNA—RNA杂交双链 单链 DNA 推测 DNA核苷酸序列 根据已知的蛋白质中的氨基酸序列 推测 通过化学方法 合成DNA分子（即目的基因）
PCR技术 原理 DNA复制 条件 模板DNA、 一对引物、 TapDNA聚合酶、 4种脱氧核苷酸 过程 方式 以指数方式（即2n）扩增，
基因文库 基因文库的构建 基因文库的使用 ①将某种生物体内的DNA全部提取出来 ②选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段 ④导入受体菌的群体中储存 这样每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。所有受体菌扩增的群体包含了这种生物的所有基因，所以叫做这种生物的基因组文库 基因文库的使用 ①对保存的每个受体菌所含DNA中的基因进行研究和确定 ②建立目录，使用时可检索相应基因所在的菌群并提取
形成重组DNA分子 将目的基因和运载体的DNA分子拼接在一起，形成重组DNA分子 目的基因 质粒 黏性末端 相同黏性末端 限制性内切酶 同样的限制性内切酶 黏性末端 相同黏性末端 混合 目的基因插入质粒的切口 黏性末端配对 DNA连接酶连接断口 重组DNA（重组质粒）
将目的基因导入受体细胞 常用受体细胞 导入方法 不同的受体细胞往往采用不同的导入方法 若用质粒作载体，用大肠杆菌作受体细胞 将含目的基因的运载体导入受体细胞中，以便扩增和表达 常用受体细胞 大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞等 导入方法 不同的受体细胞往往采用不同的导入方法 若用质粒作载体，用大肠杆菌作受体细胞 （1）用CaCl2处理大肠杆菌——增大其细胞壁的通透性 （2）与重组质粒在一定条件下混合，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞
其它受体细胞和导入方法 根据基因操作的目的不同，可选用不同的受体细胞 不同的受体细胞往往采用不同的导入方法 如生产基因工程药品：一般选用细菌 如培育转基因动物：一般选用动物的受精卵 如培育转基因植物：可选用植物的受精卵或体细胞（利用组织培养形成个体） 不同的受体细胞往往采用不同的导入方法 如受体为植物细胞：常采用农杆菌转化法 如受体为动物细胞：常采用显微注射法
筛选含有目的基因的受体细胞 筛选方法 目的基因的表达 常用选择培养基 需要最终控制目的基因表达的原因 一般利用质粒中含有抗性基因（如抗四环素基因），可以使转入重组质粒的受体细菌在含有相应抗生素（如四环素）的培养基中扩增生长，而其它细菌则死亡。 目的基因的表达 需要最终控制目的基因表达的原因 （1）目的基因在受体细胞中可能不能正常复制和传递 （2）由于基因表达有选择性，目的基因可能不能最终转录、翻译形成蛋白质 实例：我国科学家培育抗虫棉时，最初已检测出植株细胞中含有抗虫基因，但棉铃虫食用后，并不出现中毒症状，说明抗虫基因还不能在植物细胞中表达。经过对棉植株中的抗虫基因作适当修饰后，棉铃虫食用后中毒死亡，说明此时抗虫基因在棉株中得到表达。
练习 1．有关基因工程的叙述正确的是 A．限制性内切酶只有在获得目的基因时才用 B．重组质粒的形成是在细胞内完成的 C．质粒都可以作为运载体 D．蛋白质的结构可以为合成目的基因提供资料 【答案：D】 2．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 A．人工合成目的基因 B．目的基因与运载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测和表达 【答案：C】
3. （09浙江理综）下列关于基因工程的叙述，错误的是 A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具 酶 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生 物活性 D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和 促进目的基因的表达 【答案：D】