基因工程及其应用ppt精选PPT.ppt
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1、关于基因工程及其应用ppt第1页,讲稿共55张,创作于星期日什么是基因工程什么是基因工程?基因工程的原理是什么基因工程的原理是什么?第2页,讲稿共55张,创作于星期日豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮资料一:目前,资料一:目前,全球的氮肥生产全球的氮肥生产耗费世界总电力耗费世界总电力的的3%-4%,且农,且农作物只能吸收氮作物只能吸收氮肥的肥的1/10,造成造成了大面积土壤了大面积土壤和水质的污染。和水质的污染。资料分析引入资料分析引入第3页,讲稿共55张,创作于星期日蜘蛛能够吐出蛛丝蜘蛛能够吐出蛛丝资料二:蛛丝是自然资料二:蛛丝是自然界最奇特的物质之一,界最奇特
2、的物质之一,它具有极强的韧度,它具有极强的韧度,其韧度是同样直径钢其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家材的好几倍。但与家蚕不同,蜘蛛不能家蚕不同,蜘蛛不能家养,因为它们会互相养,因为它们会互相吞食,所以不可能建吞食,所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农立人工饲养蜘蛛的农场。场。30多年来,多年来,科学科学家们一直试图找到家们一直试图找到利用其他生物体来利用其他生物体来制造蛛丝制造蛛丝的办法。的办法。第4页,讲稿共55张,创作于星期日 资料三资料三(问题探讨问题探讨)以往,治疗糖尿病以往,治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰的胰岛素是从动物胰腺中提取的,从腺中提取的,从100千克猪、牛等动物千克猪、牛等动物的
3、胰腺只能提取的胰腺只能提取34克胰岛素,治疗一克胰岛素,治疗一个患者需宰杀个患者需宰杀4050头牛,这种药物的头牛,这种药物的造价就可想而知了。造价就可想而知了。微生物可以微生物可以有分泌产物,且有分泌产物,且微生物繁殖速率快微生物繁殖速率快第5页,讲稿共55张,创作于星期日设想设想一一能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮?的氮?的氮?的氮?能否让细菌能否让细菌能否让细菌能否让细菌“吐出吐出吐出吐出”蛛丝?蛛丝?蛛丝?蛛丝?设想二设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰能否让微生物产生出人的
4、胰岛素、干扰能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物?素等珍贵的药物?素等珍贵的药物?素等珍贵的药物?设想三设想三经过多年的努力,科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。第6页,讲稿共55张,创作于星期日思考:思考:1、为什么能把一种生物的基因、为什么能把一种生物的基因“嫁接嫁接”到另一种到另一种生物上?生物上?2、推测这种、推测这种“嫁接嫁接”怎样能实现?怎样能实现?3、这种、这种“嫁接嫁接”对品种的改良有什么意义?对品种的改良有什么意义?第7页,讲稿共55张,创作于星期日一基因工程的原理一基因工程的原理(一)概念:(一)概念
5、:又叫做基因拼接技术或又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。重组技术。通俗的说,通俗的说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种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,然后放到另一种生物基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。,定向地改造生物的遗传性状。操作水平(对象):操作水平(对象):DNA分子(基因)分子(基因)操作环境:操作环境:生物生物体外体外工程原理(实质):工程原理(实质):基因重组基因重组优点:优点:目的性强目的性强,育种周期短;,育种周期短;克服了远缘杂交不亲和的障碍。克服了远缘杂交不亲和的障碍。结结 果:
6、果:受体细胞受体细胞获得新性状获得新性状第8页,讲稿共55张,创作于星期日(二)基因操作的工具(二)基因操作的工具(3 3种)种)1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性内切酶(限制酶)限制性内切酶(限制酶)特点?特点?一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸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序列,并在特定的切点上切割DNADNA分子。分子。专一性专一性如如:EcoRI限制酶限制酶第9页,讲稿共55张,创作于星期日限制性内切酶限制性内切酶(EcoREcoR)作用过作用过程程点击播放点击播放第10页,讲稿共55张,创作于星期日被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DN
7、ADNA是否具有是否具有相同的相同的黏性末端?黏性末端?思考?思考?是。因为具专一性!是。因为具专一性!第11页,讲稿共55张,创作于星期日GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第12页,讲稿共55张,创作于星期日1实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来,这要利用限制性内切酶。一
8、种限制性内切酶能识别内分离出来,这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序,切点在和之间,这是利用了分子的顺序,切点在和之间,这是利用了酶的()酶的()高效性专一性高效性专一性 多样性催化活性易受外界影响多样性催化活性易受外界影响第13页,讲稿共55张,创作于星期日、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是:将互补配对的两个黏性末端连接连接酶的作用是:将互补配对的两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整的起来,使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。第14页,讲稿共55张,创作于星期日DNA连接酶的作用过程连接酶的作用过程点击播放点击播放第15页,讲稿共55张,
9、创作于星期日基因的针线: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用同种限制酶切割用同种限制酶切割DNA连接酶连接连接酶连接的是的是DNA骨架上骨架上的缺口,的缺口,不是不是碱碱基间的氢键基间的氢键第16页,讲稿共55张,创作于星期日3 3、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动植物病毒等植物病毒等标记基因,标记基因,便于
10、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,是细胞染色是细胞染色体外能够自主复制体外能够自主复制的很小的环状的很小的环状DNADNA分子分子.第17页,讲稿共55张,创作于星期日运载体必须同时满足三运载体必须同时满足三个要求:个要求:具有一到多个限制酶的酶具有一到多个限制酶的酶切位点切位点,以便与外源基因连以便与外源基因连接接;能进入受体细胞并在受体能进入受体细胞并在受体细胞内稳定存在并能复制、细胞内稳定存在并能复制、表达(表达(小型环状小型环状)具有具有标记(志)基因标记(志)基因,便便于目的基因的找到于目的基因的找到第18页,讲稿共55张,
11、创作于星期日(三)基因工程基本步骤(三)基因工程基本步骤(图图6-66-6)1 1、获取目的基因、获取目的基因(剪切)剪切)第19页,讲稿共55张,创作于星期日提取目的基因的方法(提取目的基因的方法(工具呢?工具呢?)用限制酶切用限制酶切断成许多片段断成许多片段直接分离基因直接分离基因鸟枪法鸟枪法将供体生物将供体生物(原核生物原核生物)的)的DNADNA用限制酶切割为许多片段,再用运载用限制酶切割为许多片段,再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达,基因工需要的目的基因并得以
12、表达,基因工程就算成功了。程就算成功了。该法最大的缺点是该法最大的缺点是带有很大的盲带有很大的盲目性,工作量大,成功率低。目性,工作量大,成功率低。且不且不能将真核生物的基因转移到原核生能将真核生物的基因转移到原核生物中去。物中去。第20页,讲稿共55张,创作于星期日人工合成基因法:人工合成基因法:真核生物的基因真核生物的基因DNADNA合成仪合成仪第21页,讲稿共55张,创作于星期日用与提取目的基因用与提取目的基因相相同的同的限制酶限制酶切割质粒使之切割质粒使之出现一个切口,将目的出现一个切口,将目的基因插入切口处,让目基因插入切口处,让目的基因的黏性末端与切的基因的黏性末端与切口上的黏性末
13、端互补配口上的黏性末端互补配对后,在对后,在DNADNA连接酶连接酶的作的作用下连接形成重组用下连接形成重组DNADNA分子。分子。2 2、目的基因与运载体、目的基因与运载体结合结合第22页,讲稿共55张,创作于星期日2要使目的基因与对应的载体重组,所需的两要使目的基因与对应的载体重组,所需的两种酶是种酶是()限制酶限制酶DNA连接酶连接酶解旋酶解旋酶还原酶还原酶 第23页,讲稿共55张,创作于星期日3、将目的基因、将目的基因导入导入受体细胞受体细胞导入导入扩增扩增常用的受体细胞:常用的受体细胞:菌类菌类和和动植物细动植物细胞胞怎样导入?怎样导入?借助借助细菌或病毒细菌或病毒侵染细胞侵染细胞的
14、途径的途径第24页,讲稿共55张,创作于星期日3采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的作法采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的作法正确的是()正确的是()将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列,注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列,注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列,与质粒重组,导入将编码毒素蛋白的序列,与质粒重组,导入 细菌,用该细菌感染棉的体细胞,在进行组织培养细菌,用该细菌感染棉的体细胞,在进行组织培养将编码毒素蛋白的序列,与细菌质粒重组,将编码毒素蛋白的序列,与细菌质粒重组,注射到棉的子房并进入受精卵中注射到棉的子房并进入受精卵
15、中 第25页,讲稿共55张,创作于星期日4、目的基因的检测、目的基因的检测和和表达表达大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少,必须将它从中细胞中真正摄入了目的基因的很少,必须将它从中检测检测?出来。出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落,检测菌落中将每个受体细胞单独培养形成菌落,检测菌落中是否是否有?有?目的基因的目的基因的表达产物表达产物。淘汰无表达产物的菌落,保留有。淘汰无表达产物的菌落,保留有表达产物的进一步培养、研究。表达产物的进一步培养、研究。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
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