第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术.

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1 第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术

2 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

3 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

4 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

5 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）

6 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，

7 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

8 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）

9 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

10 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

11 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。

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13 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】

14 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】