专题基因工程一轮复习教学课件

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,*,*,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,专题基因工程一轮复习,专题基因工程一轮复习专题基因工程一轮复习基因工程的概念理解,1.供体：提供_。,2.操作环境：_。,3.操作水平：_水平。,4.原理：_。,5.受体：表达目的基因。,6.本质：性状在_体内表达。,7.优点：克服_ _障碍，定向改,造生物_。目的基因体外分子基因重组受体远缘杂交不亲和性状一、基因工程指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组核和转基因等技术，定向地改造生物的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。,专题基因工程一轮复习专题基因工程一轮复习专题基因工程一轮复习,1,基因工程的概念理解,1.供体：提供_。,2.操作环境：_。,3.操作水平：_水平。,4.原理：_。,5.受体：表达目的基因。,6.本质：性状在_体内表达。,7.优点：克服,_ _,障碍，定向改,造生物_。,目的基因,体外,分子,基因重组,受体,远缘杂交不亲和,性状,一、基因工程指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组核和转基因等技术，定向地改造生物的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。,基因工程的概念理解目的基因体外分子基因重组受体远缘杂交不亲和,2,1.1 DNA重组技术的基本工具,限制性核酸内切酶“分子手术刀”,DNA连接酶“分子缝合针”,运载体“分子运输车”,1.1 DNA重组技术的基本工具限制性核酸内切酶“分子手,3,分子手术刀限制性核酸内切酶(限制酶),1.来源:,原核生物,2.作用:,3.特点:特异性,（1）、识别特定核苷酸序列；,（2）、切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。,4.结果：,产生黏性末端 或,平末端,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割DNA分子。,分子手术刀限制性核酸内切酶(限制酶)1.来源:原核生物2,4,A A T T C,G,下列黏性末端属于同种内切酶切割而成的是,A、B、C、D、,T C G,A G C T T A A,A G,G T T C C A,A G C T T C,A G,A A T T C,G,A,T C G,A G C T T A A,A A T T C下列黏性末,5,“分子缝合针”,DNA连接酶,2、分类,E.coliDNA连接酶,T,4,DNA连接酶,想一想:DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?,(1)、来源：大肠杆菌,(2)、作用：“缝合”黏性末端,(1)、来源：T4噬菌体,(2)、作用：“缝合”黏性末端和平末端,1、作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之,间的磷酸二酯键。,“分子缝合针”DNA连接酶 2、分类E.coliDN,6,DNA聚合酶,DNA连接酶,区别1,区别2,相同点,寻根问底,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?,只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键,形成磷酸二酯键,在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,以一条DNA链为模板。,将单个核苷酸通过磷酸二酯键,连接成一条互补的DNA链,不需要模板。,将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。,DNA聚合酶DNA连接酶相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚,7,下图表示DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是,A构成了DNA的基本组成单位B的特定排列顺序所含的遗传信息能指导蛋白质的合成C解旋酶可使处的化学键断裂DDNA连接酶可连接处断裂的化学键,B,下图表示DNA片段，有关该图的叙述中，不正确的是A构,8,基因的运输工具,运载体,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细菌拟核DNA之外能够自主复制的很小的双链环状DNA分子。,常用的运载体：,质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒等。,基因的运输工具运载体 质粒存在于许多细菌和酵母菌等,9,作为载体的必要条件：,1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上,随染色体DNA的复制而同步复制；,2、有一或多个限制酶的切割位点；,3、必须带有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择,4、对受体细胞无毒害,5、大小应合适，便于提取和体外操作。,基因的运输工具,运载体,作为载体的必要条件：1、能自我复制或整合到受体染色体DNA上,10,四个主要步骤:,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,1、2 基因工程的基本操作程序,四个主要步骤:目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入,11,一、目的基因的获取,1、目的基因主要是指_,编码蛋白质的结构基因,如：抗虫基因,3、获取目的基因的常用方法,（1）从基因文库中获取,（2）利用PCR技术扩增目的基因,（3）人工合成（通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成）,2、目的基因的来源:,从自然界已有的物种分离,人工方法合成,一、目的基因的获取1、目的基因主要是指_,12,1、基因文库,（一）从基因文库中获取目的基因,将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库,2、基因文库的种类:,种类,基因组文库：含有一种生物的全部基因,部分基因文库：只包含了一种生物的部分基因，,如：cDNA文库,1、基因文库（一）从基因文库中获取目的基因将含有某种生物不,13,1)反转录法：,杂交双链,(单链RNA/单链DNA),单链DNA,双链DNA,(,cDNA,),目的基因,的mRNA,某种酶,DNA聚合酶,反转录酶,反转录法,化学合成法,3.怎样构建基因文库?,人工合成法（真核生物）,1)反转录法：杂交双链单链DNA双链D,14,（2)根据已知的氨基酸序列合成DNA法：,蛋白质的氨基酸序列,mRNA的核苷酸序列,基因的脱氧核苷酸序列,推测,推测,目的基因,化学合成,（2)根据已知的氨基酸序列合成DNA法：蛋白质的氨基酸序列,15,（2）利用PCR技术扩增目的基因,1、定义：PCR多聚酶链式反应,是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。,通过此技术，可获取大量的目的基因。,DNA复制,2、原理：,3、条件：,4、原料：,5、过程：,6、方式：,一段已知目的基因的核苷酸序列,模板DNA；DNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）,以_方式扩增，,即_（n为扩增循环的次数）,指数,2,n,7、仪器：,PCR扩增仪,（2）利用PCR技术扩增目的基因 1、定义：PCR多聚酶,16,PCR,技术扩增与DNA复制的比较,PCR,技术,DNA,复制,相同点,原理,原料,条件,不同点,解旋方式,场所,酶,结果,碱基互补配对,四种脱氧核苷酸,模板、能量、酶,高温下变性解旋,解旋酶催化,体外复制(,PCR扩增仪内),主要在细胞核内,热稳定的DNA聚合酶,（Taq酶）,大量的DNA片段,形成整个DNA分子,解旋酶、,普通的DNA聚合酶等,PCR技术扩增与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原,17,二、基因表达载体的构建核心,（1）用一定的_切割质粒，使其出现一个切口，露出_。,（2）用,_ _,切断目,的基因，使其产生_,_。,（3）将切下的目的基因片段插入质粒的_处，再加入适量_，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）,限制酶,黏性末端,同一种限制酶,相同,的黏性末端,切口,DNA连接酶,1.过程:,二、基因表达载体的构建核心（1）用一定的_,18,3.基因表达载体的组成：,a、目的基因,b、启动子,c、终止子,d、标记基因,位于基因的首端,是mRNA识别并结合位点。,位于基因的末端,终止转录。,检测目的基因是否导入受体细胞。,2、基因表达载体的作用,a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代,b、同时使目的基因能表达和发挥作用,3.基因表达载体的组成：a、目的基因b、启动子c、终止子d、,19,三、将目的基因导入受体细胞,目的基因进入_,_内，并且在受体细胞内维持_,_和_,_的过程。,转化:,受体细胞,稳定,表达,1、导入植物细胞:,2、导入动物细胞:,3、导入微生物细胞:,常用方法：,农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法,显微注射法,感受态细胞法（或Ca2+转化法）,三、将目的基因导入受体细胞目的基因进入_ _,20,1、,将目的基因导入植物细胞,（1）农杆菌转化法,特点:,能感染双子叶植物和祼子植物,对单子叶植物无感染能力,Ti质粒的TDNA可转移至受体细胞并整合到其染色体上,转化过程:,Ti质粒,目的基因,构建,表达载体,导入,植物细胞,插入,植物细胞染色DNA,表达,新性状,转入,农杆菌,1、将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法特点:能感染双子,21,（2）基因枪法,基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。,适用于单子叶植物,（2）基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产,22,（3）花粉通道法,花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。,（3）花粉通道法 花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成,23,2、,将目的基因导入动物细胞,方法:,显微注射技术,操作程序:,提纯含目的基因表达载体,取受精卵,显微注射,移植到子宫,受精卵发育,新性状动物,常用受体细胞：,受精卵,2、将目的基因导入动物细胞方法:显微注射技术操作程序:提纯含,24,3、,将目的基因导入微生物细胞,常用法：Ca,2+,处理,常用受体细胞：大肠杆菌,微生物作受体细胞原因：,繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少,过程：,Ca,2+,处理大肠杆菌,感受态细胞,表达载体与感受态细胞混合,感受态细胞吸收DNA,（用,Ca,2+,处理，增加细菌细胞壁的通透性）,处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的细胞,3、将目的基因导入微生物细胞常用法：Ca2+处理常用受体细胞,25,(1)_目的基因的有无,(2)分子杂交技术_,(3)_目的基因是否翻译,(4)生物性状的表达与否目的基因是否表达,(个体水平),DNA分子杂交技术,目的基因是否转录,抗原抗体杂交,分子水平,四、目的基因的检测与鉴定,(1)_目的基因的有无DNA,26,检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,1、导入检测,目的：,方法：,DNA分子杂交技术,过程：,.首先取出转基因生物的基因组DNA,.将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针。,使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中,检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因1、导入检测,27,从转基因生物中提取的基因组DNA,探针：,杂交的对象：,用,放射性同位素标记,的含目的基因的DNA片段,15,N,15,N,14,N,探针,转基因生,物的DNA,变性,变性,14,N,从转基因生物中提取的基因组DNA探针：杂交的对象：用放射性同,28,2、转录检测,目的：,检测目的基因是否转录出了mRNA,方法：,分子杂交技术,用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段,探针：,杂交的对象：,从转基因生物中提取的mRNA.,2、转录检测目的：检测目的基因是否转录出了mRNA方法：分子,29,3、翻译检测,目的：,检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法:,抗原抗体杂交技术,从转基因生物中提取的蛋白质,抗原：,抗体：,将目的基因编码的蛋白质注射进动物体内进行免疫产生的相应抗体,4、个体生物学水平的鉴定,抗虫鉴定、抗病鉴定、,活性鉴定等,3、翻译检测目的：检测目的基因是否翻译成蛋白质方法:抗原抗体,30,1.转基因植物,类别,应 用 实 例,抗虫,抗病,抗逆,改良,杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基