基因工程理论和工具ppt课件

选修3 现代生物科技 基因工程 细胞工程 胚胎工程 生态工程,1,1973年，转基因大肠杆菌问世； 1980年，世界上第一例转基因小鼠； 1983年，世界上第一例转基因烟草；,基因工程神奇的技术,超级鼠,转基因烟草,抗虫棉,2,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,普通玉米、小麦、水稻等蛋白含量较低,3,家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,4,基本构思？,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让某些细菌“吐出”蚕丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,设想,基因决定性状,5,目的基因,导入,受体细胞另一种生物细胞,转基因生物或产品 新性状,转基因技术DNA重组技术,人为、定向,6,理论研究基础 技术发展保障,为什么基因工程可以实现？,7,基础理论的重大突破,1867年孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念。 1909年丹麦植物学家、遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词。 1944年艾弗里等人分离细菌DNA并证明了DNA是遗传物质。,1953年沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。,8,1963年尼伦伯格和马太破译了遗传密码,发现了密码子的通用性。,遗传信息传递和表达方式的认定，使现代基因概念得到完善。,1967年提出了中心法则，后来补充完善。,9,1.不同生物体基因的结构一致；,小结：基因工程的理论基础,2.各种生物基因传递与表达过程相似， 密码子通用。 基因相同，合成的蛋白质相同,10,基因,1. 控制生物性状的结构功能单位 2. 有遗传效应的DNA(或RNA)片段 携带遗传信息,11,基因结构,非编码区,启动子,终止子,编码区,调控基因表达 （调控序列）,转录时决定蛋白质的结构(编码序列),RNA聚合酶,识别并结合特定位点,催化编码区转录,RNA聚合酶结合位点,转录终止信号,启动子,终止子,结构基因,转录区段,编码区,非编码区,非编码区,12,资料1：1952年，美国分子遗传学家卢里亚发现大肠杆菌能将某些外来的噬菌体DNA分子切割成大小不同的片段。,这说明细菌中存在具有哪种特殊功能的物质？ 对于细菌的意义？对于转基因计划的启示？,细菌细胞中存在切割外源DNA的物质 转入受体细胞的基因会被切割,13,资料2：1967年，罗思和赫林斯基发现，细菌中的质粒有自我复制能力，并能在细菌细胞之间转移。这又给我们什么启示呢？,如果将目的基因直接转移到受体细胞，面临被切割的危险，怎么办？,可以借助工具转运基因,14,1.运载体分子运输车,作用：,将外源基因送入受体细胞,种类：,质粒、噬菌体入细菌 动植物病毒入动、植物细胞,目的基因,二、基因工程的工具,15,运载体必须具备哪些特点？,有复制原点，能够在宿主细胞中复制并稳定保存； 具有多个酶切点，以便与外源基因连接； 具有标记基因，便于进行筛选； 对受体细胞无伤害。,细菌质粒,16,构建一个重组DNA分子需要哪些必要的工具？,另一种生物细胞中(受体细胞),目的基因,17,要将来源不同的DNA拼接在一起，它们是否应具备相同的接口？ 用什么生物手段处理这些DNA分子？,基因的剪刀限制性内切酶,18,限制性内切酶作用过程,限制性内切酶作用特点？,19,磷酸二酯键,20,作用特点：,识别特定碱基序列，并在特定位点切割,C C C G G G,G G G C C C,EcoR,Sam,21,作用结果：,EcoR,黏性末端,黏性末端,22,3.作用结果：,Sma,平末端,平末端,23,BamHI,GGATCC CCTAGG,EcoRI,GAATTC CTTAAG,AAGCTT TTCGAA,HindIII,NotI,SacI,GAGCTC CTCGAG,SalI,GTCGAC CAGCTG,XbaI,TCTAGA AGATCT,ApaI,GGGCCC CCCGGG,部分限制性内切酶识别序列,SmaI,AluI,AGCT TCGA,CCCGGG GGGCCC,限制酶名称,限制酶名称,识别序列,识别序列,回文序列,GCGGCCGC CGCCGGCG,24,限制性核酸内切酶,作用：切割DNA中磷酸二酯键 特点：识别特定碱基序列，有特定切点 结果： 产生黏性末端或平末端 来源：主要在微生物中 种类：现已发现4000多种,25,基因的针线：DNA连接酶,26,3.DNA连接酶 将DNA片段连接起来，形成重组DNA分子 催化形成磷酸二酯键,27,目的基因所在片段,CTTAA,G,AATTC,G,CTTAA,AATTC,G,G,PSt ,28,基因工程中的工具,1）分子手术刀、分子缝合针、分子运输车 分别指谁？ 2）限制性内切酶作用特点是什么？ 切开的是什么键？ 3）写出与-CTGCA 连接的另一DNA分子端部 -G 4) DNA连接酶有连接单链DNA的作用吗？ 能连接形成RNA吗？,29,穆里斯,桑格,1970年，阿尔伯、内森斯、史密斯在细菌中发现了限制性内切酶，后来发现了DNA连接酶。,技术创新使基因工程的实施成为可能,1965年桑格等科学家发明了蛋白质和DNA序列分析方法。,1972年，伯格成功地构建了第一个体外重组DNA分子。,1973年，转基因大肠杆菌问世，1980年，第一个转基因小鼠诞生，1983年，第一个转基因烟草问世。,伯格,穆里斯,1988年，穆里斯发明了PCR技术。,30,资料： 博格是第一个完成体外DNA重组的科学家，他意识到这项技术可能会带来严重的影响。 为了让科学家有足够时间讨论这项技术的安全性，毅然停止实验一年，待确认可以采取一定措施保证在实验室可以安全开展技术后，才重新开始他钟爱的工作，充分展示了一个科学家的人格魅力。,31,