动物基因工程PPT课件.ppt
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1、关于动物基因工程关于动物基因工程第一张,PPT共三十八页,创作于2022年6月第一节第一节基因工程概述基因工程概述基基因因工工程程(Geneticengineering)是是一一种种DNA重重组组技技术术,它它是是在在分分子子水水平平上上进进行行的的遗遗传传操操作作,即即把把供供体体细细胞胞中中的的基基因因或或基基因因组组提提取取出出来来,按按照照预预先先设设计计的的蓝蓝图图,经经过过体体外外加加工工重重组组,或或者者把把人人工工合合成成的的基基因因转转移移到到受受体体细细胞胞并并获获得得新新的的遗遗传传特特性性的的技技术术。由由于于被被转转移移的的基基因因必必须须与与载载体体DNA重重组组后
2、后才才能能实现转移,所以基因工程也叫做重组实现转移,所以基因工程也叫做重组DNA技术。技术。基基因因工工程程的的基基本本操操作作程程序序包包括括:(1)目目的的基基因因的的分分离离或或合合成成;(2)用用工工具具酶酶对对目目的的基基因因和和载载体体(Vector)进进行行加加工工处处理理,把把目目的的基基因因与与载载体体结结合合成成重重组组DNA分分子子;(3)把把重重组组DNA分分子子引引入入受受体体细细胞胞,并并使使目目的的基基因因和和载载体体上上其其他他基基因因得得以以表表达达;(4)转化体细胞的扩增;()转化体细胞的扩增;(5)重组体细胞的鉴定与筛选。)重组体细胞的鉴定与筛选。第二张,
3、PPT共三十八页,创作于2022年6月基因克隆示意图第三张,PPT共三十八页,创作于2022年6月第二节第二节工具酶工具酶限制性核酸内切酶切割DNADNA连接酶生成3-5磷酸二酯键DNA聚合酶探针标记、补平3末端反转录酶cDNA合成多聚核苷酸激酶5磷酸化、探针标记末端转移酶3末端多聚尾碱性磷酸酶切除末端磷酸基常用的工具酶常用的工具酶第四张,PPT共三十八页,创作于2022年6月限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶细菌限制修饰体系细菌限制修饰体系限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶甲基化酶甲基化酶识别特异的位点识别特异的位点酶切位点酶切位点回文结构回文结构46bp出现两种末端出现两种末端粘性末端粘性末端
4、粘端粘端平头末端平头末端平端平端配伍末端配伍末端第五张,PPT共三十八页,创作于2022年6月二、二、DNA聚合酶聚合酶(一)(一)DNA聚合酶聚合酶I(全酶全酶)(E.coliDNAPolymease)(二)(二)K1enow片段片段(E.co1i)(三)(三)T4DNA聚合酶聚合酶(T4噬茵体感染的噬茵体感染的Eco1i)(四)(四)TaqDNA聚合酶聚合酶(Thermusaqraticus)(五)逆转录酶(五)逆转录酶(reversetranscriptase)(六)末端转移酶(六)末端转移酶第六张,PPT共三十八页,创作于2022年6月三、三、DNA连接酶连接酶 在在大大肠肠杆杆菌菌和
5、和动动物物细细胞胞中中都都发发现现了了DNA连连接接酶酶,这这种种酶酶能能够够催催化化DNA中中相相邻邻的的3一一OH和和5一一磷磷酸酸基基末末端端之之间间形形成成磷磷酸酸二二酯酯键键。连连接接反反应应的的最最适适温温度度是是37,但但在在此此温温度度下下粘粘性性末末端端之之间间氢氢键键结结合合很很不不稳稳定定。实实验验表表明明,15对对于连接反应和粘性末端氢键结合的稳定性都是合适的。于连接反应和粘性末端氢键结合的稳定性都是合适的。四四、甲基化酶、甲基化酶 细胞的限制一修饰系统中的修饰作用是由甲基化酶细胞的限制一修饰系统中的修饰作用是由甲基化酶(methylase)(methylase)米完成
6、的。米完成的。甲基化酶同限制性内切酶具有完全相同的识别顺序。甲基化酶使识别顺序中甲基化酶同限制性内切酶具有完全相同的识别顺序。甲基化酶使识别顺序中的某个碱基发生甲基化,保护的某个碱基发生甲基化,保护DNADNA不被限制性内切酶切开。真核生物中目前不被限制性内切酶切开。真核生物中目前只发现只发现5 5甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶(M5C)(M5C)。第七张,PPT共三十八页,创作于2022年6月五、核酸酶五、核酸酶(一)核酸酶(一)核酸酶S1(NucleaseS1)核酸酶核酸酶S1主要用于:主要用于:(1)分析分析DNA:RNA杂交体结构。通过降解成熟杂交体结构。通过降解成熟mRNA与放射性与放射性标记
7、基因组、标记基因组、DNA的杂交体确定内含子部位。的杂交体确定内含子部位。(2)切除切除DNA片段上的单链末端,形成片段上的单链末端,形成平末端。平末端。(3)切开切开cDNA合成过程中形成的发夹环。合成过程中形成的发夹环。(4)在限制酶位点上产生小缺失。在限制酶位点上产生小缺失。(二二)核酸外切酶核酸外切酶III(三)核酸外切酶(三)核酸外切酶VII(四)(四)DNA酶酶I(五)(五)RNA酶酶A(牛胰牛胰)(六)(六)RNA酶酶TI(七)(七)RNA酶酶H第八张,PPT共三十八页,创作于2022年6月第三节基因工程的载体第三节基因工程的载体(Vector)到目前为止,用于基因工程的载体有到
8、目前为止,用于基因工程的载体有8类:类:细菌质粒载体;包括大肠杆菌和枯草杆菌质粒载体。细菌质粒载体;包括大肠杆菌和枯草杆菌质粒载体。噬菌体衍生载体。噬菌体衍生载体。柯斯质粒柯斯质粒(Cosmid)载体:一种由质粒和载体:一种由质粒和A噬菌体噬菌体cos尾巴构建尾巴构建 的复合载体。的复合载体。噬菌体噬菌体M13衍生载体一类专门用于衍生载体一类专门用于Sanger法测序的载体。法测序的载体。Phag9m5d载体:一类由噬菌体功能片段和质粒构建的复合载体:一类由噬菌体功能片段和质粒构建的复合 载体。载体。酵母质粒载体:由酵母酵母质粒载体:由酵母2u质粒构建的酵母基因工程载体。质粒构建的酵母基因工程
9、载体。真核病毒载体:包括动物病毒、植物病毒衍生载体。真核病毒载体:包括动物病毒、植物病毒衍生载体。杆状病毒和杆状病毒和Bacmid载体;载体;第九张,PPT共三十八页,创作于2022年6月作为基因工程的载体它们都具备以下一些共同的作为基因工程的载体它们都具备以下一些共同的基本特点:基本特点:作作为为基基因因工工程程的的载载体体它它们们都都具具备备以以下下一一些些共共同同的的基基本本特特点:点:在宿主细胞中能独立自主地复制。在宿主细胞中能独立自主地复制。表达载体含有强启动于,能驱动靶基因在宿表达载体含有强启动于,能驱动靶基因在宿 主细胞中表达。主细胞中表达。容易从宿主细胞中分离纯化。容易从宿主细
10、胞中分离纯化。载载体体DNA基基因因组组中中有有一一段段不不影影响响它它们们复复制制的的非非必必需需区区域域,插插在在其其中中的的靶靶片片段段能能被被动动地地跟跟着着载载体体DNA一起复制,就像载体的正常成分一样。一起复制,就像载体的正常成分一样。第十张,PPT共三十八页,创作于2022年6月一、质粒载体一、质粒载体(plasmidvector)(1)质粒的一般性质)质粒的一般性质1质质粒粒的的概概念念质质粒粒是是细细菌菌细细胞胞染染色色体体外外存存在在于于细细胞胞质质中中能能进进行行自自我我复复制制的的一一类类小小型型DNA分分子子,大大部部分分质粒为双链环状。质粒为双链环状。2质粒的大小质
11、粒的大小3质粒的拷贝数质粒的拷贝数4质粒的不亲和性质粒的不亲和性5质粒的宿主范围质粒的宿主范围第十一张,PPT共三十八页,创作于2022年6月质粒质粒存在于细菌染色体外的小型环状双存在于细菌染色体外的小型环状双链链DNA分子分子理想的质粒理想的质粒1.拷贝数多拷贝数多;2.两三个抗药性基因两三个抗药性基因terrampr筛选标志筛选标志3.合适的限制性内切酶酶切位点(单一)合适的限制性内切酶酶切位点(单一)第十二张,PPT共三十八页,创作于2022年6月第十三张,PPT共三十八页,创作于2022年6月(二)(二)噬菌体载体噬菌体载体(Phagevector)噬噬菌菌体体是是一一种种温温和和噬噬
12、菌菌体体,由由于于它它的的遗遗传传结结构构和和宿宿主主大大肠肠杆杆菌菌的的遗遗传传结结构构研研究究得得比比较较清清楚楚,并并能能在在细细菌菌中中大大量量繁繁殖殖,所所以以成成为为广广泛泛采采用用的的载载体体。噬噬菌菌体体还还有有一一大大优优点点,即即使使它它的的DNA丢丢失失25仍仍不不失活,这部分丢失的空档正好可以装载外源失活,这部分丢失的空档正好可以装载外源DNA。与与质质粒粒载载体体相相比比,噬噬菌菌体体作作为为载载体体可可以以克克隆隆更更大大一一些些的的DNA片片段段,欲欲构构件件一一个个基基因因文文库库,往往往往可可以以减少文库中克隆的数量。减少文库中克隆的数量。第十四张,PPT共三
13、十八页,创作于2022年6月(三)柯斯质粒载体(三)柯斯质粒载体(Cosmidvector)柯斯质粒载体又叫粘粒载体,这是柯斯质粒载体又叫粘粒载体,这是一种由人工构建的含有一种由人工构建的含有DNA的的cos序列和序列和质粒复制子的特殊类型的质粒载体。柯质粒复制子的特殊类型的质粒载体。柯斯质粒在结构组成上具有斯质粒在结构组成上具有 噬菌体的特性、噬菌体的特性、也具有质粒载体的特性和高容量的克隆也具有质粒载体的特性和高容量的克隆能力,一般可插入能力,一般可插入3540kb的外源基因,的外源基因,这是构建真核生物基因文库的主要载体。这是构建真核生物基因文库的主要载体。柯斯质粒适用于作基因簇和大基因
14、的克柯斯质粒适用于作基因簇和大基因的克隆。隆。第十五张,PPT共三十八页,创作于2022年6月(四)(四)YAC载体载体 YACYAC是是 酵酵 母母 人人 工工 染染 色色 体体(Yeast Yeast artificial artificial chromosomechromosome)的的缩缩写写,是是目目前前能能容容纳纳最最大大外外源源DNADNA片片段段的的载载体体。简简单单地地说说,酵酵母母人人工工染染色色体体载载体体有有两两个个臂臂,之之间间有有着着丝丝粒粒,每每个个臂臂的的末末端端有有一一个个端端粒粒,另另外外,染染色色体体上上还还有有供供选选择择的的标标记记基基因因;当当外外
15、源源DNADNA片片段段连连接接进进两两个个臂臂中中以以后后,通通过过选选择标记人们可以从酵母宿主细胞中筛选出重组的人工染色体。择标记人们可以从酵母宿主细胞中筛选出重组的人工染色体。实实验验结结果果证证明明,每每个个YACYAC都都可可以以装装进进100100万万碱碱基基以以上上的的DNADNA片片段段,这这种种大大小小比比柯柯斯斯质质粒粒的的装装载载能能力力要要大大数数倍倍,所所以以可可以以保保证证基因结构的完整性。基因结构的完整性。第十六张,PPT共三十八页,创作于2022年6月(五五)动物病毒动物病毒 动动物物病病毒毒作作为为载载体体可可用用于于外外源源基基因因向向真真核核细细胞胞的的转
16、转入入。作作为为基基因因介介导导的的动动物物DNA载载体体,必必须须具具备备以以下下条条件件:(1)具具有有动动物物病病毒毒的的复复制制起起始始部部位位及及启启动动子子,以以便便外外源源基基因因能能有有效效的的转转染染动动物物细细胞胞,以以及及提提供供必必要要的的转转录录信信号号:(2)具具有有可可供供选选择择的的标标志志基基因因,因因为为重重建建的的病病毒毒转转染染力力很很低低,一一般般仅仅为为105107,只只有有利利用用标标志志基基因因才才能能选选出出转转化化细细胞株;胞株;(3)具有适当的多种单一内切酶位点供外源基因插入。具有适当的多种单一内切酶位点供外源基因插入。目目前前常常用用的的
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