高二生物选修三基因工程的概念课件.ppt
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1、高二生物选修三基因工程的概念课件现在学习的是第1页,共31页基础理论和技术的发展催生了基因工程 DNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明DNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译遗传密码的破译基基础础理理论论技技术术发发明明基因转移载体的发现基因转移载体的发现工具酶的发明工具酶的发明DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明DNA体外重组的实现体外重组的实现重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世PCR技术的发明技术的发明.学.科.网.现在学习的是第2页,共31页DNA重组技术的基本工具 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶
2、“分子手术刀分子手术刀”DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运分子运输车输车”现在学习的是第3页,共31页限制性核酸内切酶“分子手术刀”主要在原核生物中主要在原核生物中特异性,即识别特定核苷酸序列,切割特定切点特异性,即识别特定核苷酸序列,切割特定切点磷酸二酯键磷酸二酯键EcoEcoRIRI限制酶能识别限制酶能识别GAATTCGAATTC序列,并在序列,并在G G和和A A之间切开之间切开分布:分布:作用特点:作用特点:切点:切点:举例:举例:.学.科.网.现在学习的是第4页,共31页限制性内切酶限制酶限制酶现在学习的是第5页,共31页限
3、制酶所识别的序列有什么特点 限制酶所识别的序列,无论是限制酶所识别的序列,无论是6个碱基个碱基还是还是4个碱基,都可以找到一条中心轴个碱基,都可以找到一条中心轴线,中轴线两侧的双链线,中轴线两侧的双链DNA上的碱基上的碱基是反向对称重复排列的。是反向对称重复排列的。现在学习的是第6页,共31页DNA连接酶“分子缝合针”连接酶有两种:一种是从大肠杆菌中分离得到的,称之连接酶有两种:一种是从大肠杆菌中分离得到的,称之为为EcoliEcoli连接酶。另一种是从连接酶。另一种是从T4T4噬菌体中分离得到,噬菌体中分离得到,称为称为T T4 4连接酶。连接酶。这两种连接酶催化反应基本相同,都是连接双链这
4、两种连接酶催化反应基本相同,都是连接双链DNADNA的缺的缺口,而不能连接单链口,而不能连接单链DNADNA。EcoliEcoli连接酶只能连接黏性末端;连接酶只能连接黏性末端;T T4 4连接酶既可连接酶既可“缝合缝合”黏性末端,又可黏性末端,又可“缝合缝合”平末端。平末端。现在学习的是第7页,共31页基因的载体“分子运输车”载体必须具备的条件:载体必须具备的条件:1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存;、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存;2、具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;、具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;3、具有某些标记基因,便于进行筛选。(如抗菌素的抗性、具有某些标记基因
5、,便于进行筛选。(如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等基因、产物具有颜色反应的基因等)4、对受体细胞无害、对受体细胞无害载体的作用:载体的作用:1、将外源基因转移到受体细胞中去。、将外源基因转移到受体细胞中去。2、利用运载体在受体细胞内,对外源基因进行大量复制。、利用运载体在受体细胞内,对外源基因进行大量复制。常用的载体有:常用的载体有:质粒,质粒,噬菌体的衍生物,动植物病毒等噬菌体的衍生物,动植物病毒等z.x.x.k现在学习的是第8页,共31页(一)目的基因的获取(一)目的基因的获取1 1、目的基因、目的基因:编码蛋白质的基因:编码蛋白质的基因(1 1)从基因文库获取:)从基因文库获
6、取:用限制酶切割用限制酶切割DNA,DNA,形成许多形成许多DNADNA片段片段(基因组文库(基因组文库)(2 2)人工合成法:)人工合成法:反转录法:反转录法:用用mRNAmRNA反转录出反转录出DNADNA片段片段(cDNAcDNA)化学合成法:化学合成法:根据蛋白质的氨基酸序列,推测根据蛋白质的氨基酸序列,推测mRNA mRNA 序列,再推测序列,再推测DNADNA序列,然后人工合成序列,然后人工合成DNADNA(cDNAcDNA)2 2、基因文库、基因文库:(1 1)基因组文库基因组文库:一种生物所有的基因一种生物所有的基因(2 2)部分基因文库部分基因文库:一种生物的部分基因(一种生
7、物的部分基因(cDNAcDNA)3 3、获取方法:、获取方法:现在学习的是第9页,共31页 概念:概念:PCRPCR全称为全称为_,是一项,是一项 在生物在生物_复制复制_ _ _的核酸合成技术的核酸合成技术 条件:条件:_ _、_、_ _、_._.前提条件:前提条件:原理:原理:_方式:方式:以以_方式扩增,即方式扩增,即_(n n为扩增循为扩增循 环的次数)环的次数)结果:结果:选修选修1 P1 P6060聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物DNADNA聚合酶
8、聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增(3 3)利用)利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因模板模板.zx.x.k.现在学习的是第10页,共31页过程:过程:a a、变性、变性(90-9590-95):双链):双链DNADNA模板模板 在热作用下,在热作用下,_断裂,形成断裂,形成_b b、复性、复性(复性(复性55-6555-65):系统温度降低,引):系统温度降低,引 物与物与DNADNA模板结合,形成局部模板结合,形成局部_。c c、延伸(、延伸(70-7570-75):在):在TaqTaq酶的作用下,从酶的作
9、用下,从 引物的引物的 延伸,合成与模板互补延伸,合成与模板互补 的的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链33端端现在学习的是第11页,共31页1.1.用一定的用一定的_切割切割质粒,使其出现一个切质粒,使其出现一个切 口,露出口,露出_。2.2.用用_切断目切断目 的基因,使其产生的基因,使其产生_ _ _。核心核心3.3.将切下的目的基因片段插入质粒的将切下的目的基因片段插入质粒的_处,处,再加入适量再加入适量_,形成了一个重组,形成了一个重组 DNADNA分子(重组质粒)分子(重组质粒)限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口D
10、NADNA连接酶连接酶相同相同(二二)基因表达载体的构建基因表达载体的构建现在学习的是第12页,共31页基因表达载体的组成:基因表达载体的组成:复制原点复制原点+启动子启动子+目的基因目的基因+终止子终止子+标记基因标记基因启动子:启动子:结合结合RNARNA聚合酶聚合酶 开始转录开始转录mRNAmRNA终止子:终止子:位于基因尾端位于基因尾端 终止转录终止转录mRNAmRNA标记基因:标记基因:鉴别目的基因鉴别目的基因 是否导入是否导入(筛选筛选)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表且可以遗传给下一代,同时使
11、目的基因能够表达和发挥作用。达和发挥作用。现在学习的是第13页,共31页(三三)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化导入方法导入方法动物细胞动物细胞显微注射法显微注射法(受精卵受精卵)微生物细胞微生物细胞感受态细胞(感受态细胞(CaCa2+2+)植物细植物细-目的基因进入目的基因进入_内,并且在内,并且在 受体受体细胞内维持细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞表达表达稳定稳定农杆菌转化法农杆菌转化法花粉管通道法花粉管通道法基因枪法基因枪法现在学习的是第14页,共31页1、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞(1)农杆菌转)农杆菌转化法化法特点特点:能感染能感染
12、双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对单子对单子叶植物无感染能力叶植物无感染能力Ti质粒质粒的的TDNA可转移至受体细胞并可转移至受体细胞并整合到其染色体上整合到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表达表达载体载体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌现在学习的是第15页,共31页2 2、将目的基因导入动物细胞、将目的基因导入动物细胞(1 1)方法:)方法:显微注射法显微注射法(2 2)程序:)程序:3 3、将目的基因导入微生物细胞、将目的基因导入微生物细胞(1 1)原核生物特点:繁殖快、单细胞、
13、遗传物质少)原核生物特点:繁殖快、单细胞、遗传物质少(2 2)方法:)方法:目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵(受精卵)取卵(受精卵)显微注射显微注射 受精卵受精卵 新性状动物新性状动物用用CaCa2+2+处理细胞处理细胞 感受态细胞感受态细胞 表表达载体与感受态细胞混合达载体与感受态细胞混合 感受态细胞感受态细胞吸收吸收DNADNA分子分子现在学习的是第16页,共31页(四四)目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定检测检测鉴定鉴定检测染色体的检测染色体的DNADNA上是否插入目的基因上是否插入目的基因检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因是
14、否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等DNADNA探针和目的基因单链杂交探针和目的基因单链杂交方法:方法:DNADNA分子杂交分子杂交方法方法:分子杂交分子杂交方法:抗原抗体杂交方法:抗原抗体杂交DNADNA探针和目的基因的探针和目的基因的mRNAmRNA杂交杂交检查是否成功检查是否成功现在学习的是第17页,共31页DNADNA分子杂交示意图分子杂交示意图 采用一定的技术手段,将两种生物的采用一定的技术手段,将两种生物的DNADNA分子的单链放在分子的单链放在一起,如果这两个单链具有互补的碱基序列,那么,互补的一起,如果这两个单链
15、具有互补的碱基序列,那么,互补的碱基序列就会结合在一起,形成杂合双链区;在没有互补碱碱基序列就会结合在一起,形成杂合双链区;在没有互补碱基序列的部位,仍然是两条游离的单链。基序列的部位,仍然是两条游离的单链。现在学习的是第18页,共31页三、基因工程的应用三、基因工程的应用抗虫、抗病、抗逆、改变品质抗虫、抗病、抗逆、改变品质(一)植物基因工程(一)植物基因工程1 1、加快生长、改善品质、加快生长、改善品质(二)动物基因工程(二)动物基因工程2 2、生产药物(乳腺反应器)、生产药物(乳腺反应器)3 3、器官移植(供体)、器官移植(供体)(三)基因工程药品(三)基因工程药品(工程菌:外源基因高效表
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