基因重组与基因工程实用教案

自然界生物的基因(jyn)重组（一）同源(tn yun)重组（二）非同源(tn yun)重组 转座子与跳跃基因第1页/共26页第一页，共27页。10.2 DNA重组(zhn z)技术（一）DNA分子(fnz)的加工与工具酶限制性内切酶与连接酶分子(fnz)剪刀和分子(fnz)针线第2页/共26页第二页，共27页。（二）、DNA片断(pindun)的分离和检测1、凝胶电泳技术(jsh)第3页/共26页第三页，共27页。2、核酸杂交(zjio)技术DNA的变性(binxng)与复性第4页/共26页第四页，共27页。3、基因图谱和DNA序列(xli)分析限制(xinzh)酶A、B限制(xinzh)酶A限制酶B2kb3kb5kb2kb8kb3kb7kbAB2kb5kb3kb第5页/共26页第五页，共27页。（2）DNA序列(xli)分析第6页/共26页第六页，共27页。面包酵母蛔虫(huchng)果蝇(u yn)芥菜第7页/共26页第七页，共27页。 1988年，美国国家卫生院和能源部 迄今为止在生命科学领域最宏大的研究计划人类基因组计划 主要内容是完成人体23对染色体的全部基因的遗传作图和物理作图，完成23对染色体上30亿个碱基的序列测定(cdng) 以美国为主、包括英国、法国、日本和中国多国科学家参加的国际合作计划9.7 人类(rnli)基因组计划第8页/共26页第八页，共27页。 人类基因组计划主要应用(yngyng)了4方面相互配合与补充的研究方法和技术：1. 用RFLP等标记出包含大约1 Mb的超大片段进行定位作图2. 用RFLP把超大片段分割成10多个包含100 kb的大片段，做出它们的物理图3. 用酵母(jiom)人工染色体(YACs）或其他载体构建包含其中小片段的一系列重叠的克隆，约1.0 Mb4. 对小片段逐个进行测序，进而实现对整个染色体的测序和作图第9页/共26页第九页，共27页。 1992年，酵母3号染色体DNA的全部315 357个碱基序列的测定(cdng)，这是人类完成的第一条真核生物染色体DNA的全序列。 1995年，科学家们获得了人类第3、第16和第22号染色体的高密度物理图。 1996年，科学家们完成酵母其他15条染色体的碱基序列测定。 1997年，大肠杆菌基因组序列测定宣告完成。 1999年12月1日，科学家们宣布，人类第22号染色体，含3.34107个碱基序列的测定已经全部完成，这是人类完成的第一条人类自身染色体的全序列测定。 2000年6月26日，人类基因组工作框架图完成，标志着功能基因组时代的到来。 科学家们对人类基因组的性质和作用的认识在不断地深化。 未来：健康领域、基础科学(jch kxu)研究领域第10页/共26页第十页，共27页。（三）DNA序列(xli)的复制第11页/共26页第十一页，共27页。2、PCR技术(jsh)第12页/共26页第十二页，共27页。10.3 基因工程(jyn gngchng)（一）基因工程(jyn gngchng)的基本原理和方法v基因工程的实现主要分为基因工程的实现主要分为(fn wi)(fn wi)三个步骤：三个步骤：v第一步：目的基因的分离或制备：人工分离生物基因组群中目第一步：目的基因的分离或制备：人工分离生物基因组群中目的基因及内切酶定位切割或人工酶促合成的基因及内切酶定位切割或人工酶促合成 v第二步：重组第二步：重组DNADNA：选择载体及目的基因与载体基因重组：选择载体及目的基因与载体基因重组 v第三步：导入与表达：重组第三步：导入与表达：重组DNADNA导入受体细胞，目的基因表达导入受体细胞，目的基因表达出目的效应和性状出目的效应和性状 v实现以上三步需要进行以下工作：实现以上三步需要进行以下工作： v 1) 1) 寻找目标基因寻找目标基因 v 2) 2) 取得目标基因取得目标基因 v 3) 3) 基因的载体问题：现主要有质粒载体、病基因的载体问题：现主要有质粒载体、病毒载体、脂质载体、原生质载体毒载体、脂质载体、原生质载体第13页/共26页第十三页，共27页。第14页/共26页第十四页，共27页。第15页/共26页第十五页，共27页。第16页/共26页第十六页，共27页。第17页/共26页第十七页，共27页。转基因小鼠：导入人类基因，具有较强的学习能力。在迷宫实验中，转基因鼠觅食本领比普通(ptng)鼠要高许多，同时对迷宫中食物存放地点记忆更清楚。第18页/共26页第十八页，共27页。（二） 基因工程(jyn gngchng)的应用第19页/共26页第十九页，共27页。1、特殊(tsh)蛋白质的大量生产美国转基因猪，其体内含有人类(rnli)的基因，乳汁含有人体蛋白fator。只需300600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。第20页/共26页第二十页，共27页。人胰岛素 从猪和牛的胰脏提取，获得100g胰岛素需8001000kg的牛胰脏。现在用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生。人生长激素 具有物种特异性，只能用人的生长激素来治疗侏儒症。以前从尸体脑垂体中提取，来源非常有限，现在用基因工程方法在大肠杆菌中表达产生。干扰素 体外培养人体细胞来生产(shngchn)，产量低，成本高，现用重组大肠杆菌生产(shngchn)。第21页/共26页第二十一页，共27页。 不易腐烂的番茄(fnqi) 2、动物植物的遗传(ychun)改良抗虫植物(zhw) 化学农药兔毛棉花在我国培育成功：用兔的一种角蛋白转化棉花，棉花纤维质量好，具有兔毛般的光泽。第22页/共26页第二十二页，共27页。3、人类(rnli)基因治疗1990年9月14日美国政府首次(shu c)批准了一项基因治疗临床研究计划：对一台患有腺苷脱氨酶（ADA）缺陷的重度联合免疫缺陷症（SCID）4岁女童进行基因治疗并获得成功。该患者今年已经10岁了。从而开创了医学界的新纪元。第23页/共26页第二十三页，共27页。（2）种系基因(jyn)治疗：将外源基因(jyn)导入性细胞、受精卵、早期胚细胞 转基因(jyn)人其它：基因资源(zyun)、基因武器第24页/共26页第二十四页，共27页。复习题 1、解释：同源重组 限制性内切酶 基因克隆 基因工程 2、问答题： （1）限制酶和连接酶是常用的工具酶，它们(t men)在加工DNA分子时分别起什么作用？ （2）基因工程的基本步骤 （3）试举例说明转基因植物、动物和微生物分别由哪些应用价值?第25页/共26页第二十五页，共27页。感谢您的观看(gunkn)！第26页/共26页第二十六页，共27页。NoImage内容(nirng)总结自然界生物的基因重组。第1页/共26页。分子剪刀和分子针线。迄今为止在生命科学领域最宏大的研究计划人类基因组计划。1995年，科学家们获得(hud)了人类第3、第16和第22号染色体的高密度物理图。未来：健康领域、基础科学研究领域。1990年9月14日美国政府首次批准了一项基因治疗临床研究计划：对一台患有腺苷脱氨酶（ADA）缺陷的重度联合免疫缺陷症（SCID）4岁女童进行基因治疗并获得(hud)成功。第23页/共26页第二十七页，共27页。