基因工程复习课课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过在,生物体外,进行,DNA,重组等技术，赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于,基因工程,是在,DNA,分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做,DNA,重组技术或,基因拼接技术,.,（一）基因工程的概念,基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,实质（原理）,结果,基因拼接技术或,DNA,重组技术,生物体外,基因,DNA,分子水平,人们需要的新的生物类型和生物产品,切割,拼接,导入,表达,基因重组,基因工程的若干问题,:,基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程实质（原理）结,DNA,重组技术,(,基因工程,),的,基本工具,做工程是需要工具的,.,DNA重组技术(基因工程)的做工程是需要工具的.,一、限制性核酸内切酶（,限制酶,）,“,分子手术刀,”,主要来源及种类,：,原核生物、,约,4000,种,一、限制性核酸内切酶（限制酶）“分子手术刀”主要来源,1.,限制酶,“,分子手术刀”,作用：能识别双链,DNA,的某种,特定核苷酸序列,，并且使,每一条链中,特定部位的两个脱氧核苷酸之间,(,此处叫“,切点,”,),的,磷酸二酯键,断开,(,注意,:,不是氢键,).,注意,:,一种限制酶只能识别,一种,特定的,核苷酸序列,并且只能在,一个,特定的,切点,上切割,DNA,分子。,即,：,特异性,.,(,注意,:,特异性表现在两个方面,.),作用部位在,DNA,的骨架上,1.限制酶“分子手术刀”作用：能识别双链DNA的某种特,限制酶的特异性表现在,:,特定的脱氧核苷酸序列,特定的切点,.,限制酶的特异性表现在:,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,DNA,双链及,“,磷酸二酯键,”,磷酸二酯键,AATTGCCTTAAGDNA双链及“磷酸二酯键”磷酸二酯键,1.,大肠杆菌,(EcoR,),的一种限制酶能识别的脱氧核苷酸序列是,(,用碱基表示,)_;,切点在,_,之间。,限制酶,看图回答,:,GAATTC,G,和,A,在,G,和,A,之间被,限制酶,切断的是化学键是,_.,1.大肠杆菌(EcoR)的一种限制酶能识别的脱,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,EcoR黏性末端黏性末端Go back,EcoR,黏性末端,黏性末端,Go back,EcoR黏性末端黏性末端Go back,Sma,平末端平末端,Sma平末端平末端,如果把两种来源不同的,DNA,用同一种限制酶来切割，产生,相同黏性末端吗,？,会产生相同的黏性末端,.,思考,:,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来,DNA,连接酶,“,分子缝合针,”,DNA连接酶“分子缝合针”,DNA,连接酶将,DNA,片段之间的缝隙,“,缝合,”,起来，,即,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,。,DNA,连接酶,作用部位在,DNA,骨架上,互补的黏性末端的碱基通过氢键连接成,碱基对，,DNA连接酶将DNA片段之间的缝隙“缝合”起来，即恢复被限制,DNA,连接酶的,种类,(,根据来源分,),及其在,功能,上的异同,.,-,见课文,P5.,来源,功能,同,异,名称,E.Coli,DNA,连接酶,T4DNA,连接酶,大肠杆菌,T4,噬菌体,形成磷酸二酯键,只能,:,互补的黏性末端,黏性末端和平末端,均可,DNA连接酶的种类(根据来源分)及其在功能上的异同.来源功,异,:,DNA,连接酶,:,是将几个,DNA,片段连接起来,;,不需,DNA,模板,.,DNA,聚合酶,:,则是将脱氧核苷酸连接,(,聚合,),成,DNA;,需以,DNA,的一条链为模板,.,提示,:,注意比较基因工程中的,DNA,连接酶,和,DNA,复制中的,DNA,聚合酶,的作用有何异同,?,同,:,两种酶都是形成,磷酸二酯键,.,异:提示:同:两种酶都是形成磷酸二酯键.,-,导入过程需要运输,“,目的基因,”,的工具,运,载体,。,注意,:,一般地,不能将目的基因直接导入受体细胞,.,-导入过程需要运输“目的基因”的工具运载体。,三、,“,分子运输车,基因进入受体细胞的运载体,需要的条件：,有,1,多个限制酶切点，供外源基因插入其中,对受体细胞无害,导入基因,能在受体细胞中复制，提供大量的目的基因,有某些标记基因，,鉴定,受体细胞中是否有,重组,DNA,，便于筛选,常用运载体：,细菌的质粒,噬菌体或某些动植物病毒,假如目的基因导入受体细胞后不能复制，转基因生物能有预想的效果吗？,作为分子运输车,载体，如果没有切割位点行吗？,霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？,载有目的基因的载体有没有进入受体细胞，肉眼看不到，如何去鉴定它是否进入？,三、“分子运输车基因进入受体细胞的运载体需要的条件：,什么是质粒,?,是一种裸露的、结构简单、,独立于,细菌染色体,(,即原,核的,DNA,),之外,，并具有自我复制能力的双链环状,DNA,分子,.,质粒是基因工程最常用的载体,.,小结,:,质粒是小型、环状的,DNA,分子,.,什么是质粒?是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体,基因工程的基本操作程序,基因工程的基本操作程序,基因工程的基本操作程序主要包括,四个基本步骤：,1,）,目的基因,的获取,2,）“,基因表达载体”,的构建,3,）将目的基因,导入,受体细胞,(,即“,转化,”,),4,）目的基因的,检测,与,鉴定,基因工程的基本操作程序主要包括1）目的基因的获取,步骤一：,目的基因,的获取,什么叫,目的基因,?,主要是指编码蛋白质的结构基因,.,步骤一：目的基因的获取什么叫目的基因?,获取,目的基因,的途径有哪些,?,1.,从,“,基因文库,”,中获取,.,2.,利用,“,PCR,技术,”,扩增,.,3.,直接人工合成,(,适合于基因较小且已知其核苷酸顺序,),-,见课文,.,共三条,.,获取目的基因的途径有哪些?1.从“基因文库”中获取.-,从,基因文库,中获取,“,目的基因,”,：,什么叫,“,基因文库,”,?,分为,:,1.,基因组文库,:,基因文库中包含了一种生物所有的基因,这种基因文库叫做基因组文库,.,2.,部分基因文库,:,基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做部分基因文库,.,如,cDNA,文库,.,将含有某种生物不同基因的许多,DNA,片段,导入,受体菌,的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库,(gene library),类似从图书馆里取书,.,从基因文库中获取“目的基因”：什么叫“基因文库”?分为:,利用,PCR,技术,扩增,“,目的基因,”,.,1.,概念,:PCR,即,“,聚合酶链式反应,”,是一种在生物体外复制特定,DNA,片断的技术,.,2.,原理,:DNA,的半保留复制,.,3.,过程,:(,见图,).,4.,优点,:,大量,获取目的基因,.(,指数式扩增,近,2,n,),利用PCR技术扩增“目的基因”.1.概念:PCR即“聚合酶,提示,:,PCR,的基本操作,(,过程,):,PCR,是一种反复循环的,DNA,合成反应过程,其基本反应有三个步骤：,1.,变性,:,通过,加热,(,高温,),使模板,DNA,完全变性成为单链,同时引物自身和引物之间存在的局部双链也得以消除,.,2.,退火,:,将温度下降至适宜温度，使,引物,与模板,DNA,退火结合；,3.,延伸,:,将温度升高,热稳定,DNA,聚合酶,(,即耐高温,),以脱氧核苷酸为原料催化合成,DNA,链延伸,.,以上三步为一个循环，新合成的,DNA,分子又可以作为下一轮合成的模板，经多次循环后即可达到扩增,DNA,片段的目的,.,提示:PCR的基本操作(过程):PCR是一种反复循,提示与思考,:,1.,图中的,“,模板,DNA,”,就,是已知核苷酸,序列的,2.,引物,是人工合成的,与模板,DNA(,即目的基因,),互补,3.,加热的作用是使,_.,4.,聚合酶,(Tap,酶,),是指,_(,选,:,DNA,聚合酶,;RNA,聚合酶,),其特点是,_.,5.,原料是,_.,6.,每扩增一次,目的基因,的数目增加,_.,DNA,解链,目的基因,每循环,(,扩增,),一次,就需要添加,引物,.,两个,提示与思考:DNA解链目的基因每循环(扩增)一次,就需要,人工合成,目的基因,如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过,DNA,合成仪用化学方法直接合成。,1.,通过,反转录法,合成,:,又分为,:,目的基因的,mRNA,(,已知,),单链,DNA,双链,DNA,(,即目的基因,),反转录,合成,人工合成目的基因 如果基因比较小，核苷酸序列又已知，,2.,直接合成,.,根据已知蛋白质的氨基酸序列，,推测出相应的信使,RNA,序列，然后按,照碱基互补配对原,则，推测出它的结,构基因的核苷酸序,列，再通过化学方,法，以单核苷酸为,原料合成目的基因。,蛋白质的氨基酸序列,mRNA,的核苷酸序列,结构基因的核苷酸序列,推测,推测,目的基因,化学合成,2.直接合成.根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应,提示,“,基因表达载体,”就是已插,入,的载体,.,目的基因,基因表达载体,的构建,提示目的基因基因表达载体的构建,3.,启动子,:,是有特殊结构的,DNA,片断,位于目的基因的首端,是,RNA,聚合酶,的识别和结合的部位,.,有它才能驱动,目的基因,转录,出,MRNA.,最终获得蛋白质,.,(,不是,复制,!),4.,终止子,:,位于目的基因的尾端,.,作用是终止转录,.,5.,标记基因,:,是为了鉴别受体细胞里是否已经含有目的基因,从而将含目的基因的细胞筛选出来,.,如,“,抗生素基因,”,、,“,荧光标记基因,”,等,.,6.,复制原点,是载体,复制,(,不是转录,),时的起点,.,3.启动子:是有特殊结构的DNA片断,位于目的基因的首端,是,什么叫,转化,?,将,目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内,维持稳定,(,如复制,),和,表达,(,即转录、翻译为特定蛋白质及表现特定性状等,),的过程,.,提示,:,注意,目的基因,是随着,基因表达载体,被导入受体细胞的,而不是被单独导入的,.,步骤三：,转化,-,将目的基因导入受体细胞,什么叫转化?提示:步骤三：,1.,将目的基因导入,植物,细胞,-.,农杆菌转化法,1.将目的基因导入植物细胞-.农杆菌转化法,提示,:,(1),农杆菌,及,农杆菌转化法,:,农杆菌是,土壤中的一种细菌,.,能感染双子叶植物和裸子植物,.,其细胞里含,Ti,质粒,该质粒上含有一段,DNA,叫,“,T-DNA,”,(,叫,“,可转移的,DNA,”,).,将,目的基因,插入到该,“,T-DNA,”,中,通过使农杆菌感染植物,而将目的基因转化入植物细胞并将其插入到植物细胞中的染色体的,DNA,上,.,(2),将目的基因导入,植物,细胞的方法还有,:,基因枪法和花粉通道法,.,提示:(2)将目的基因导入植物细胞的方法还有:,2.,将目的基因导入,动物,细胞,-,显微注射法,.,2.将目的基因导入动物细胞-显微注射法.,用口径为,1m,的,DNA,注射器，将大量,目的基因,片段,(,注意,:,是含,目的基因,的,“,基因表达载体,”,而不是裸的目的基因,),注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。,什么叫显微注射技术？,用口径为1m的DNA注射器，将大量目的基因,1,）将细菌用,，以,增大,细菌,的通透性,。,2,）使含有目的基因的,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,的速度,非常快，在很短的时间内就能获得,大量,的