遗传学-gene-课件

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物的性状大都可以遗传，改变基因就可改变性状基因工程的基本原理,Gene工程狭义上讲就是DNA重组,Gene工程就是将不同的DNA片段按人们的设计方案定向地连接起来，并转移到受体细胞中，使受体细胞获得新的遗传性状。,五.基因工程,gene engineering,理论上的三大发现,DNA为遗传物质：,Avery的肺炎双球菌转化实验,DNA双螺旋结构的发现和DNA半保留复制机制,遗传密码与中心法则,基因工程,基因工程,肺炎双球菌转化实验,肺炎双球菌,1928年 英国细菌学家 Griffith 细菌转化试验,1944年 O.Avery证实DNA是转化源,理论上的三大发现,DNA为遗传物质：,Avery的肺炎双球菌转化实验,DNA双螺旋结构的发现和DNA半保留复制机制,遗传密码与中心法则,基因工程,基因工程,限制性内切酶和连接酶,1、核酸酶,它是一类以核酸为底物的水解酶。,限制性内切酶是一种能识别和切割双链DNA分子内特定核苷酸序列的酶。例如：Hind的酶切位点,基因工程,限制性内切酶和连接酶,基因工程,限制性内切酶和连接酶,2、连接酶,用于拼接两段核酸片段的酶。常见的有T4DNA聚合酶。,基因工程,载体：,运送遗传物质的工具,载体具备的特点：,1 在宿主细胞能独立复制；2 容易从宿主细胞中分离纯化；3 载体DNA分子中有一段非必需区域，插入其中的外源DNA片断能跟着载体一起复制和扩增。,常见的载体有：质粒；噬菌体；粘粒和病毒四大类。,基因工程,质 粒,质粒 PBR322:,环形双链DNA，由4363bp组成。具有一个复制起始位点（ori）和一个抗氨苄青霉素及一个抗四环素基因。,基因工程的内容,目的基因的获得,目的基因与载体的连接成重组DNA分子,重组DNA分子导入受体细胞,筛选重组克隆,基因表达与产物分离,基因工程,基因工程的内容,B 目的基因与载体的连接成重组DNA分子,基因工程,涉及限制性内切酶、连接酶等酶促反应过程。,粘性末端的连接,用同一种限制性内切酶分别消化外源DNA和载体，形成DNA末端彼此互补，DNA用连接酶连接起来，形成重组体分子,。,平末端的连接,可直接用连接酶连接；也可用末端转移酶，在平末端的3端加上多聚核苷酸的尾巴，形成粘性末端，然后用连接酶连接起来。,基因工程的内容,C 重组DNA分子导入受体细胞,基因工程,外源,DNA,直接吸收转化,CaCl2,溶液使细胞容易吸收外源,DNA,。,电激法转化,可以用高频电流处理细胞，是细胞膜出现瞬时裂口，使外源,DNA,乘机进入,。,微注射转化,注射器针头直径,0.1-0.5um,。,粒子枪射击法转化,农杆菌介导转化,基因工程,农杆菌介导转化,基因工程的内容,D 筛选重组克隆,基因工程,抗性培养基筛选等,基因工程的内容,E 基因表达与产物分离,基因工程,原核生物基因在原核生物中表达,真核生物基因在真核生物中表达,真核生物基因在原核生物中表达,基因工程,真核生物基因在原核生物中表达的困难,真核细胞的启动子不能被细菌RNA聚合酶识别。,真核细胞的mRNA上没有S-D序列，不能与细菌核糖体结合。,真核细胞的mRNA上含有内含子，细菌没有切除内含子的机制。,重 组,DNA,技 术,抽取DNA,切下鼠DNA,切开质粒DNA,将质粒导入宿主细胞,混合、连接,基因工程,基因的 扩增技术,聚合酶链式扩增反应,基因工程,PCR,PCR(Polymerase Chain Reaction)一种快速的特定DNA片断扩增技术。它通过分别与双链目的DNA序列两个3端互补的寡核苷酸引物，由TaqDNA聚合酶从53进行一系列DNA聚合酶反应，扩增出所需的DNA片断。,PCR技术于1989年被美国Science杂志列为十项重大科学发明之首。,基因工程,1958年 分离出DNA聚合酶。,1977年 sanger、Maxam和Gilbert建立DNA测序方法。,1983年 Mullis建立了PCR的反应过程。,1986年 Erlich分离并纯化Taq热稳定聚合酶。,基因工程,由于该技术十分灵敏，理论上每一个DNA分子经20轮扩增后，可达10,6,，因此该技术在很短的时间每，迅速进入生物学、医学研究、疾病诊断、法医学、考古学等许多领域。它可以从一个细胞、一个孢子、一根头发、一个精子提取的DNA中分析目的DNA序列，在科学研究中发挥了极大的作用。,基因工程,PCR反应,PCR反应的成分：,模板DNA、引物1、引物2、Mg,2,、4种dNTP和TaqDNA聚合酶。,反应条件：,高温（94）变性、低温（55,）,退火、中温（72,）,延伸。,基因工程,PCR应用：,1、疾病的基因诊断,2、亲缘关系分析,3、基因克隆,4、转基因植物的分子鉴定,5、基因突变,6、法医鉴定,六,.人类基因组计划,(,Human Genome Project,),人类基因组计划,后基因组计划,1.人类基因组计划,(,Human Genome Project,),基因组（genome,）,是一个单倍体细胞内基因的总和，它分为核基因组、线粒体基因组与叶绿体基因组。基因组内包括编码序列与非编码序列.,人类基因组计划,1.人类基因组计划,Human Genome Project(HGP)最早是由美国科学家于1986年3月提出的，1990年开始在美国实施。,HGP的主要目标：用15年的时间（19902005年），完成人类基因组全套3,x,10,9,bp的测序，绘制DNA序列图。,还有其他方面：构建物理学图和遗传学图,物理学图：依已知序列作为基因的“物理路标”,遗传学图：表示各基因在染色体上的相对位置,LJ1,LJ2,人类基因组计划,中国人类基因组计划,中国的HGP指导思想：参与、分享，重点是以我们自己的资源，依靠我们自己得力量，为我们的子孙后代克隆我们自己的基因,LJ1,LJ2,LJ3,LJ4,LJ,5,LJ6,LJ7,LJ8,LJ9,人类基因组计划,2.,后基因组计划,基因克隆计划:,克隆和鉴定人的23万个基因,基因组多样性计划:,群体多样化的研究；个体基因组的特异性研究,cDNA计划:,目标是建立不同组织、不同基因在不同时期的表达“目录”，即个体基因表达的时空图,蛋白组计划:,仿照HGP从单一的蛋白质转向大规模的种类、结构和功能的研究，达到使HGP的基因序列可以通过电脑转化为蛋白质高级结构信息。,细胞计划:,阐明发生在细胞中的一切生命的奥秘,LJ,LJ,LJ,人类基因组计划,结,