基因工程知识结构ppt课件.ppt

细胞工程胚胎工程载体载体DNA连接酶连接酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶目的基因的检测与表达目的基因的检测与表达目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞基因表达载体的构建基因表达载体的构建目的基因的获取目的基因的获取转基因动物转基因动物转基因植物转基因植物工程菌工程菌基因治疗基因治疗基本原理基本原理练练练练1 1、限制酶的作用：（体现了专一性）、限制酶的作用：（体现了专一性） 2、限制酶的作用原理：、限制酶的作用原理：4、用途：、用途：5、来源和种类：微生物、几千种、来源和种类：微生物、几千种3、作用结果：、作用结果：“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶1）能识别特定核苷酸序列；）能识别特定核苷酸序列；2）从特定部位的两个核苷酸之间切开。）从特定部位的两个核苷酸之间切开。催化磷酸二酯键断裂催化磷酸二酯键断裂形成黏性末端、平末端形成黏性末端、平末端1）切割目的基因和运载体（基因工程）切割目的基因和运载体（基因工程）2）保护自身细胞原有的遗传信息）保护自身细胞原有的遗传信息 （原核微生物细胞）（原核微生物细胞）“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、DNA连接酶的作用：连接酶的作用：2、作用原理：、作用原理：3、作用结果：、作用结果：4、用途：、用途： 5、种类：、种类： DNA聚合酶与聚合酶与DNA连接酶连接酶连接连接DNA片段片段催化磷酸二酯键形成催化磷酸二酯键形成获得重组获得重组DNA分子分子1）构建基因表达载体（基因工程）构建基因表达载体（基因工程）2）基因修复（原核微生物细胞）基因修复（原核微生物细胞）2、作为载体的必要条件：、作为载体的必要条件： 能自我复制能自我复制 有切割位点有切割位点 有遗传标记基因有遗传标记基因 另外，对受体细胞无害、容易分离等另外，对受体细胞无害、容易分离等1、载体的用途：、载体的用途：“分子运输车分子运输车”载体载体3、载体的种类：、载体的种类：1 1）细菌质粒）细菌质粒2 2）噬菌体的衍生物噬菌体的衍生物3 3）动植物病毒）动植物病毒能复制并带着插能复制并带着插入的目的基因一入的目的基因一起复制起复制切割位点切割位点有标记基因的存有标记基因的存在，将来可用含在，将来可用含青霉素的培养基青霉素的培养基鉴别。鉴别。“分子运输车分子运输车”载体载体方法方法1、从、从基因文库基因文库中获取中获取方法方法2、利用、利用PCR技术技术获取和扩增目的基因获取和扩增目的基因方法方法3、人工合成人工合成将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 植物细胞植物细胞将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 动物细胞动物细胞翻译翻译参与代谢参与代谢DNA探针探针DNA杂交杂交DNA探针探针mRNA杂交杂交抗原抗原抗体杂交抗体杂交、分子水平鉴定分子水平鉴定、个体生物学水平鉴定、个体生物学水平鉴定若不能表达，若不能表达，要对抗虫基因要对抗虫基因再进行再进行修饰修饰。1、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的的DNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A. 同种限制酶同种限制酶 B. 两种限制酶两种限制酶C. 同种连接酶同种连接酶 D. 两种连接酶两种连接酶2、基因工程常用的受体细胞有（、基因工程常用的受体细胞有（ ）（1）大肠杆菌）大肠杆菌 （2）枯草杆菌）枯草杆菌（3）支原体）支原体 （4）动植物细胞）动植物细胞A. （3）（）（4） B. （1）（）（2）（）（4）C. （2）（）（3）（）（4） D. （1）（）（2）（）（3）提高作物抗逆能力提高作物抗逆能力改良农作物的品质改良农作物的品质生产药物生产药物、转基因植物、转基因植物提高动物生长速度提高动物生长速度 转基因绵羊、鲤鱼等转基因绵羊、鲤鱼等改善畜产品的品质改善畜产品的品质 降低牛奶中乳糖的含量降低牛奶中乳糖的含量生产药物生产药物 乳腺乳腺/房生物反应器房生物反应器作为器官移植供体作为器官移植供体、转基因动物、转基因动物、 用基因工程方法，使用基因工程方法，使外源基因外源基因得到高效表达的得到高效表达的菌类细胞株系。菌类细胞株系。3）构建基因文库，保护生物多样性）构建基因文库，保护生物多样性2）环境保护（如分解石油的）环境保护（如分解石油的“超级菌超级菌”）1）生产基因工程药物）生产基因工程药物细胞因子、抗体、细胞因子、抗体、 疫苗、激素等疫苗、激素等、基因治疗：、基因治疗： 把把正常基因正常基因导入病人体内，使该基因的导入病人体内，使该基因的表达产物表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。1）体内治疗：）体内治疗：2）体外治疗：）体外治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 先从病人体内先从病人体内获取获取某种细胞，例如某种细胞，例如T 淋巴细胞，淋巴细胞，进行进行培养培养，然后在体外完成，然后在体外完成基因转移基因转移，再，再筛选筛选成功成功转移的细胞转移的细胞扩增培养扩增培养，最后，最后重新输入重新输入患者体内的治患者体内的治疗方法。疗方法。蛋白质工程的基本原理蛋白质工程的基本原理需要的需要的（一）蛋白质的分子设计与改造（一）蛋白质的分子设计与改造 蛋白质工程首先是以蛋白质的结构为基础，蛋白质工程首先是以蛋白质的结构为基础，通过蛋白质的一级结构、晶体结构和溶液构象的通过蛋白质的一级结构、晶体结构和溶液构象的研究，积累了成千上万蛋白质一级结构和高级结研究，积累了成千上万蛋白质一级结构和高级结构的数据资料，并编制成系统的数据库，得以从构的数据资料，并编制成系统的数据库，得以从中找出中找出蛋白质分子间的进化关系蛋白质分子间的进化关系、一级结构和高一级结构和高级结构的关系级结构的关系、结构与功能的关系结构与功能的关系方面的规律。方面的规律。 现有的蛋白质是生物长期进化的结果，蛋白现有的蛋白质是生物长期进化的结果，蛋白质工程则是对生物进化的模拟，按照蛋白质形成质工程则是对生物进化的模拟，按照蛋白质形成的规律，改造蛋白质或构建新的蛋白质。的规律，改造蛋白质或构建新的蛋白质。（二）蛋白质改造工程举例（二）蛋白质改造工程举例胰岛素改造胰岛素改造 天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六天然胰岛素制剂在储存中易形成二聚体和六聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延聚体，延缓胰岛素从注射部位进入血液，从而延缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛缓了其降血糖作用，也增加了抗原性，这是胰岛素素B23-B28氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工氨基酸残基结构所致。利用蛋白质工程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使程技术改变这些残基，则可降低其聚合作用，使胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实胰岛素快速起作用。该速效胰岛素已通过临床实验。验。何谓蛋白质工程？何谓蛋白质工程？ 在现代生物技术中，蛋白质工程出现在现代生物技术中，蛋白质工程出现得最晚，是在得最晚，是在20世纪世纪80年代初期出现的。年代初期出现的。1983年年 “蛋白质工程蛋白质工程”这个名词出现后，这个名词出现后，随即被广泛接受和采用随即被广泛接受和采用 。 蛋白质工程的进展和前景蛋白质工程的进展和前景 蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。研究。 蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。蛋白质的新时期。基因文库基因文库: : 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNADNA片段片段, ,导入导入中储存中储存, ,各个受体菌分别含有这种生物的各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因不同的基因, ,称为基因文库称为基因文库(gene library)(gene library) 1 1） 基因组文库基因组文库: : 基因文库中包含了一种生物所有的基因基因文库中包含了一种生物所有的基因, ,这种基这种基因文库叫做基因组文库因文库叫做基因组文库. . 2 2）部分基因文库）部分基因文库: : 基因文库中包含了一种生物的一部分基因基因文库中包含了一种生物的一部分基因, ,这种基这种基因文库叫做部分基因文库因文库叫做部分基因文库. .（如：（如：cDNAcDNA文库）文库）基因产物可破坏害虫的消化机能基因产物可破坏害虫的消化机能