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基因工程简介 * * 第三章 第四节 巩固提问 P S O lacZ lacY lacA R 上图中的S、O、P、R序列分别代表什么基因？具有什么作用？操纵子由哪些基因构成？ S：结构基因 O：操纵基因 P：启动子 R：调节基因 操纵子由结构基因、操纵基因、启动子和调节基因构成 预习提问 真核生物的基因表达调控比原核生物复杂的原因是什么？ 1）必须对转录产生的mRNA进行加工 2）转录和翻译在时间和空间上有分隔 3）某些基因只能特异地在某些细胞中表达 (细胞分化) 一 基因工程的基本内容 主要内容 1）基因工程的概念 2）基因操作的工具 3）基因操作的基本步骤 什么叫基因工程？ 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。 （一）基因工程的概念 （一）基因工程的概念 结果 基本过程 操作水平 操作对象 操作环境 基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 人类需要的基因产物 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达 实质 基因重组 基因工程培育抗虫棉的简要过程： （一）基因工程的概念 普通棉花(无抗虫特性) 苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 与运载体DNA拼接 导入 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性) 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？ （一）基因工程的概念 基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一： 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二： 抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤三： 抗虫基因导入受体(棉花)细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ （二）基因操作的工具 关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具： 基因的剪刀——限制性内切酶 基因的针线——DNA连接酶 基因的运载工具——运载体 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶） （二）基因操作的工具 限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。 特点：特异性。 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶） （二）基因操作的工具 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 限制酶 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶） （二）基因操作的工具 限制酶 什么叫黏性末端？ （二）基因操作的工具 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。 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ （二）基因操作的工具 要切两个切口，产生四个黏性末端。 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。 基因的针线——DNA连接酶 （二）基因操作的工具 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。 外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？ （二）基因操作的工具 导入过程需要运输工具——运载体。 运载体的作用有哪些？ 作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。 作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。 作为运载体必须具备哪些条件？ （二）基因操作的工具 1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。 基因的运载工具——运载体： （二）基因操作的工具 常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒 质粒： （二）基因操作的工具 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。 质粒是基因工程最常用的运载体。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌