基因工程及其他育种方法课件.ppt

关于基因工程及其他育种方法2022/9/26现在学习的是第1页，共27页一、一、基因工程概念基因工程概念 基因工程基因工程概念概念工具工具过程过程应用应用又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组技术重组技术。通俗的。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，物的细胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状。现在学习的是第2页，共27页基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平获得人类需要的基因产物获得人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达实质实质基因重组基因重组现在学习的是第3页，共27页 基因工程的基本内容基因工程基因工程基本步骤基本步骤基因工程基因工程的工具的工具限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶DNA连接酶连接酶运载体运载体2.2.目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合4.4.目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞1.1.提取目的基因提取目的基因提取目的基因提取目的基因现在学习的是第4页，共27页2022/9/26 二二 基因操作的工具基因操作的工具、基因的剪刀、基因的剪刀限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶（限制酶）（限制酶）（2 2）特点：一种限制酶只能识别）特点：一种限制酶只能识别一种特定的一种特定的核苷酸序列核苷酸序列，并在，并在特定的切割点特定的切割点上将上将DNA DNA 分子切分子切断。断。（1 1）指）指一类酶一类酶，非一种酶。，非一种酶。基因工程基因工程概念概念工具工具过程过程应用应用（3 3）作用部位：）作用部位：磷酸二酯键磷酸二酯键（4 4）作用结果：）作用结果：形成黏性末端形成黏性末端现在学习的是第5页，共27页重播重播现在学习的是第6页，共27页思考：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制思考：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性末端？切两个切口，就会产生四个黏性末端。切两个切口，就会产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来用同一种限制酶来切割，会怎样呢？切割，会怎样呢？会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的黏性，然后让两者的黏性末端末端黏合黏合起来，就可以合成重组的起来，就可以合成重组的DNA分子了。分子了。现在学习的是第7页，共27页2022/9/26基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用用同种同种限制酶切割限制酶切割现在学习的是第8页，共27页、基因的针线、基因的针线DNA连接酶连接酶（1）连接的部位：）连接的部位：DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶化学本质化学本质作用部位作用部位模板模板（2）结果：）结果：DNA双链片段间的双链片段间的磷酸二酯键，磷酸二酯键，不是氢键。不是氢键。（3）与）与DNA聚合酶的异同聚合酶的异同蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质单个脱氧核苷酸单个脱氧核苷酸单个脱氧核苷酸单个脱氧核苷酸+片段片段片段片段磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA片段片段片段片段+DNA+DNA片段片段片段片段需要（需要（需要（需要（DNADNA一条链）一条链）一条链）一条链）不需要不需要不需要不需要形成形成重组重组DNA现在学习的是第9页，共27页3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 3.3.种类：种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒、噬菌体和动植物病毒。1.1.作用：将外源基因送入受体细胞。作用：将外源基因送入受体细胞。2.2.条件：条件：1)1)能在宿主细胞内能在宿主细胞内自主复制自主复制并并稳定地保存稳定地保存。2)2)具有一个至具有一个至多个限制酶切点多个限制酶切点，使外源基因插，使外源基因插入其中。入其中。3)3)具有某些具有某些标记基因标记基因，以便进行筛选。，以便进行筛选。如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因4 4）对受体细胞）对受体细胞无害无害，不影响其正常活动。，不影响其正常活动。现在学习的是第10页，共27页2022/9/263、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常常用用的的运运载载体体：质质粒粒、噬噬菌菌体体和和动植物病毒等动植物病毒等标记基因，标记基因，便于进行便于进行检测。检测。质粒存在于许质粒存在于许多细菌和酵母菌等多细菌和酵母菌等生物中生物中,是细胞染是细胞染色体外能够自主复色体外能够自主复制的很小的环状制的很小的环状DNADNA分子分子.现在学习的是第11页，共27页四个基本步骤：四个基本步骤：三三 基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤1）提取提取目的基因目的基因2）目的基因）目的基因与运载体结合与运载体结合3）将目的基因）将目的基因导入导入受体细胞受体细胞4）目的基因的）目的基因的检测检测和和表达表达基因工程基因工程概念概念工具工具过程过程应用应用现在学习的是第12页，共27页 2.2.目的基因的提取方法目的基因的提取方法目的基因的提取方法目的基因的提取方法直接分离基因直接分离基因直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因人工合成基因人工合成基因反转录法反转录法反转录法反转录法根据已知的氨基酸序列根据已知的氨基酸序列根据已知的氨基酸序列根据已知的氨基酸序列合成合成合成合成DNADNA：鸟枪法（从基因文库中获取）鸟枪法（从基因文库中获取）鸟枪法（从基因文库中获取）鸟枪法（从基因文库中获取）1.1.目的基因目的基因目的基因目的基因:人们所人们所人们所人们所需要转移需要转移需要转移需要转移的基因。的基因。的基因。的基因。蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测推测推测推测推测目的基因目的基因目的基因目的基因化学合成化学合成化学合成化学合成目的基因的目的基因的目的基因的目的基因的mRNAmRNA单链单链单链单链DNA(cDNA)DNA(cDNA)双链双链双链双链DNADNA(即目的基因即目的基因即目的基因即目的基因)反转录反转录反转录反转录合成合成合成合成目的基因的扩增：目的基因的扩增：PCRPCR技术技术（一）提取目的基因（一）提取目的基因现在学习的是第13页，共27页质粒质粒DNA分子分子同一种限制酶处理同一种限制酶处理 一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端 两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNA连接酶连接酶重组重组DNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）三种情况：目的基因与目的基因结合三种情况：目的基因与目的基因结合 质粒与质粒结合质粒与质粒结合 目的基因与质粒结合目的基因与质粒结合（二）目的基因与运载体结合（二）目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？现在学习的是第14页，共27页2022/9/26（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞（1）导入方法：）导入方法：（唯一没有出现碱基互补配对的过程）（唯一没有出现碱基互补配对的过程）（2 2）受体种类不同，导入方法不同）受体种类不同，导入方法不同导入植物细胞导入植物细胞-农杆菌转化法农杆菌转化法导入微生物细胞导入微生物细胞-受体细胞：细菌受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙氯化钙借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径感受态细胞法感受态细胞法导入动物细胞导入动物细胞-（体细胞、卵细胞）（体细胞、卵细胞）（卵细胞）（卵细胞）显微注射法显微注射法现在学习的是第15页，共27页2022/9/26（四）目的基因的检测和表达（四）目的基因的检测和表达无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物（2）表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达）表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达（1 1 1 1）检测：如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因）检测：如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因）检测：如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因）检测：如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因现在学习的是第16页，共27页2022/9/26从细胞中分离从细胞中分离出出DNA从大肠杆菌中从大肠杆菌中提取质粒提取质粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因与运载目的基因与运载体结合体结合DNA连连 接酶接酶目的基因导入目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的表目的基因的表达与检测达与检测基因工程操作的基本步骤基因工程操作的基本步骤现在学习的是第17页，共27页限制酶限制酶DNA连接酶连接酶运载体运载体受体受体 3步骤：提取目的基因步骤：提取目的基因目的基因与目的基因与_结合结合将目的基因将目的基因导入导入_目的基因的目的基因的_运载体运载体受体细胞受体细胞检测与鉴定检测与鉴定 育种育种药物药物环境环境现在学习的是第18页，共27页1 1、基因工程与农牧业、食品工业、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、高运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、产、抗性抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼好的转基因鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛(阿根廷阿根廷)育种育种现在学习的是第19页，共27页通过研究通过研究“基因敲基因敲除除”的耗子将帮助研究的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗高血压等慢性疾病与遗传的关系。传的关系。转基因羊转基因羊具有生长快、具有生长快、毛质、肉质好、疾毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等病少及耐粗饲料等优点。优点。药物药物现在学习的是第20页，共27页3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检测环境探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来环境环境现在学习的是第21页，共27页环境污染治理：环境污染治理：基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解能吞食和分解多种污染环境的物质。多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。现在学习的是第22页，共27页2022/9/26C现在学习的是第23页，共27页1.（2008上海高考生物巻）以重组上海高考生物巻）以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括）获得目的基因的方法通常包括 和和 。（2）切割和连接）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是分子所使用的酶分别是 和和 。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 ，后者的形状成，后者的形状成 。（4）由于重组）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率分子成功导入受体细胞的频率 ，所以在转化后通常需要进行，所以在转化后通常需要进行 操作。操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和 序列序列上是相同的。上是相同的。答案：（答案：（1）从基因文库中获取）从基因文库中获取 化学合成（人工合成）化学合成（人工合成）（2）限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶连接酶（3）质粒）质粒 小型环状小型环状（4）低）低 筛选筛选（5）氨基酸）氨基酸现在学习的是第24页，共27页2022/9/26(1)图中基因工程的基本过程可以概括为图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲四步曲”：_；_；_ _；_。(2)能否利用人的皮肤细胞来完成能否利用人的皮肤细胞来完成过过程？程？_，为什么？，为什么？_。提取目的基因提取目的基因构建基因表达构建基因表达载载体体将目的基因将目的基因导导入受体入受体细细胞胞目的基因的目的基因的检测检测与与鉴鉴定定不能不能皮肤皮肤细细胞中的胰胞中的胰岛岛素基因未表达素基因未表达(或未转录或未转录)，不能形成胰岛素，不能形成胰岛素mRNA现在学习的是第25页，共27页2022/9/26(3)过程过程必需的必需的酶酶是是_酶，过程酶，过程必需的必需的酶酶是是_酶。酶。同一种限制性核酸内切同一种限制性核酸内切酶酶相同的黏性末端相同的黏性末端DNA连接酶连接酶逆逆转录转录解旋解旋15(ab)现在学习的是第26页，共27页2022/9/26现在学习的是第27页，共27页