基因工程及其应用资料整理

基因工程及其应用一、基因工程基因工程：即基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。原理基因重组操作环境生物体外操作对象基因/DNA操作水平分子水平基本过程供体细胞目→的基因→受体细胞→获得新性状剪切→拼接→导入→表达结果定向地改造生物的遗传性状，人类需要的基因产物二、基因操作的工具1、基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶来源种类特点微生物已发现的有200多种识别特定核苷酸序列，在特定的切点切DNA，具特异性。并裂解磷酸二酯键，产生两个黏性末端。例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。这个特点说明了：酶具有专一性思考:1、被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？不同的限制酶呢？具有。形成的黏性末端不同。2、限制酶的发现有什么意义？基因工程创立的标志。2、基因的“针线”——DNA连接酶作用其作用与限制性内切酶相反，作用点相同。将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。连接的部位：生成磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：3、基因的运输工具——运载体条件常用的运载体1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2.具有多个限制酶切点（每种限制酶切点最好只有一个），以便与外源基因连接。3.具有标记基因，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。质粒、噬菌体和动、植物病毒等。它们的共同特点是：都有侵染或进入宿主细胞的能力。其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。质粒可作为有何特点？1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。三、基因工程基本步骤第一步：获取目的基因具体见尾部1、直接分离：鸟枪法2、人工合成反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA注意：要保持基因的完整性第二步：目的基因与运载体结合其余见尾部注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用DNA连接酶连接。目的基因与运载体结合的结果可能有三种情况：目的基因与目的基因结合，质粒与质粒结合，目的基因与质粒结合。所以需要筛选。第三步：将目的基因导入受体细胞1、常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等2、常用微生物作受体细胞的原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多剩余步骤见尾部导入方式：主要借鉴细菌或病毒侵然细胞的途径第四步：目的基因的检测和表达一般检测：标记基因是否表达详解见尾部图解操作步骤基因工程基本步骤→第一步：获取目的基因→鸟枪法和人工合成详解鸟枪法：将供体细胞中的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到不同的受体细胞中去，让这些DNA片段在受体细胞中扩增。从中找出含有目的基因细胞，并将含有目的基因的DNA片段分离出来。该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大。一般不适用于真核细胞的基因。人工合成基因法：①反转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。从细胞中分离出DNA限制酶提取目的基因限制酶从大肠杆菌中提取质粒DNA连接酶目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物基因工程基本步骤→第二步：目的基因与运载体结合→详解以及作用作用：将外源基因送入受体细胞用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连拉酶的作用下连接形成重组DNA分子。基因工程基本步骤→第三步：将目的基因导入受体细胞→剩余步骤导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌。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。基因工程基本步骤→第四步：目的基因的检测和表达→详解检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。四、思维扩展细菌和人是差异非常大的两种生物,通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？人和细菌共用一套遗传密码。也就是所有生物共用一套遗传密码。五、基因工程的成果及发展1、医药卫生a、药品生产b、基因诊断与治疗→诊断原理：DNA分子杂交原理2、农牧业与食品工业3、(1)环境保护：基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。(2)环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。