基因工程及其应用(2)课件.ppt
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1、关于基因工程及其应用 (2)现在学习的是第1页,共31页基因工程 基因工程又叫做基因工程又叫做基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重重组技术组技术。通俗的说,就是按照人们的意愿,。通俗的说,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的细胞里,改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向定向改造改造生物的遗传性状生物的遗传性状(分子水平)分子水平)现在学习的是第2页,共31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实质(原理)实质(原理)结果结果基因拼接技术或基因拼接技
2、术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状,产生人定向地改造生物的遗传性状,产生人定向地改造生物的遗传性状,产生人定向地改造生物的遗传性状,产生人类需要的基因产物类需要的基因产物类需要的基因产物类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组现在学习的是第3页,共31页一种限制酶一种限制酶只只能能识别一种识别一种特定核苷酸特定核苷酸序列序列;并在并在特定特定切点切点切割切割一一.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”DNA DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 1 1、来源:、来源:
3、2 2、种类:、种类:3 3、作用:、作用:主要是微生物主要是微生物40004000种。种。4 4、结果:、结果:形成两种末端形成两种末端粘性末端粘性末端平末端平末端现在学习的是第4页,共31页二二.DNA.DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”、作用:、作用:把两条末端把两条末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来起来、种类:、种类:Ecoli DNAEcoli DNA连接酶连接酶T4 DNAT4 DNA连接酶连接酶 现在学习的是第6页,共31页DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有何相同连接酶有何相同和不同点?和不同点?(1 1)DNADNA聚合酶只能将聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核
4、酸片段的末端单个核苷酸加到已有的核酸片段的末端上,形成磷酸二酯键;上,形成磷酸二酯键;而而DNADNA连接酶是在两个连接酶是在两个DNADNA片段之间形片段之间形成磷酸二酯键成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸与,不是在单个核苷酸与DNADNA片段之间形成磷酸二片段之间形成磷酸二酯键。酯键。(2 2)DNADNA聚合酶是以一条聚合酶是以一条DNADNA链为模板链为模板,将单个核苷酸通过磷,将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的酸二酯键形成一条与模板链互补的DNADNA链;而链;而DNADNA连接酶是连接酶是将将DNADNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此双链上的两个缺口同时连接起来。因此
5、DNADNA连接酶不需要模连接酶不需要模板板。现在学习的是第7页,共31页三、基因的运输工具运载体作用:将外源基因导入受体细胞种类:质粒(最常用的运载体,是染色体外能够自我复制的很(最常用的运载体,是染色体外能够自我复制的很 小的环状小的环状DNADNA。)。)噬菌体 动植物病毒能够在宿主细胞中复制并稳定的保存。具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接。具有标记基因便于筛选。现在学习的是第8页,共31页2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制、能复制 ()B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DN
6、AD练习练习1、下列有关基因工程中限制内切酶的描述,错误的是、下列有关基因工程中限制内切酶的描述,错误的是A一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B限制限制性内切酶的活性受温度的影响性内切酶的活性受温度的影响C限制性内切酶能识别和切割限制性内切酶能识别和切割RNAD限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取C现在学习的是第9页,共31页(一一)提提 取取 目目 的的 基基 因因从基因文库从基因文库 获取:鸟枪法获取:鸟枪法 基因工程基本操作骤基因工程基本操作骤人工合成基因人工合成基因反转录法反转录法据已知的氨基酸序列合
7、成据已知的氨基酸序列合成DNA专一性强,目的基因中不含内含子专一性强,目的基因中不含内含子现在学习的是第10页,共31页(二)基因表达载体的构建(二)基因表达载体的构建1 1目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在;可以遗传给下一代;使目的基因目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在;可以遗传给下一代;使目的基因能够表达和发挥作用。能够表达和发挥作用。2 2 基因基因表达表达载体的组成载体的组成 目的基因目的基因 启动子:启动子:位于基因首端,位于基因首端,RNARNA聚合酶识别和结合的部位,驱动转录聚合酶识别和结合的部位,驱动转录 终止子:终止子:位于基因尾端,使转录在所需要的地方停下来位于基因尾端
8、,使转录在所需要的地方停下来 标记基因标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因3 3方法:方法:4 4、工具、工具现在学习的是第11页,共31页3 3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞生物种类生物种类植物植物动物动物微生物微生物常用方法常用方法受体细胞受体细胞转化过程转化过程农杆菌转化农杆菌转化法法显微注射显微注射法法Ca2+处理处理法法体细胞体细胞受精卵受精卵原核细胞原核细胞略略 略略 略略现在学习的是第12页,共31页目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 外外源源基基因因受受体体细细胞胞mRNAmRNADNADNA蛋蛋白质白质方方法法性状性状
9、方方法法方方法法方方法法 检测:导入?检测:导入?检测:转录?检测:转录?检测:翻译?检测:翻译?鉴定:表现?鉴定:表现?检测检测是否插入目的基因是否插入目的基因,利用,利用DNA分子杂交技术,目的基因分子杂交技术,目的基因DNA一条链(作探针)一条链(作探针)与受体细胞中提取的与受体细胞中提取的DNA杂交,看是否有杂交带。杂交,看是否有杂交带。检测是检测是否转录出了否转录出了mRNA,利用,利用DNA分子杂交分子杂交技术,目的基因技术,目的基因DNA一条链(作探针)一条链(作探针)与受体细胞中提取的与受体细胞中提取的mRNA杂交,看是否有杂交带。杂交,看是否有杂交带。检测目的基因是否翻译成蛋
10、白质检测目的基因是否翻译成蛋白质。抗体与蛋白质进行。抗体与蛋白质进行抗原抗体抗原抗体杂交,看是否有杂交带。杂交,看是否有杂交带。还可以进行个体水平的鉴定,根据其性状。还可以进行个体水平的鉴定,根据其性状。现在学习的是第13页,共31页在基因工程中,切割运载体和含有目的在基因工程中,切割运载体和含有目的基因的基因的DNADNA片段,需使用(片段,需使用()同种限制酶同种限制酶 B.B.两种限制酶两种限制酶同种连接酶同种连接酶 D.D.两种连接酶两种连接酶练习练习注意:要用同一种限制酶切取目的基因和运载体,并用注意:要用同一种限制酶切取目的基因和运载体,并用DNA连接酶连接酶连接。连接。(北京理综
11、北京理综)2利用外源基因在受体细胞中表达,可利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是因完成了在受体细胞中表达的是 A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC山羊乳腺细胞中检测到人生长激素山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列序列 D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白D现在学习的是第14页,共31页农业上农业上基因工程与基因工程与农牧业、食农牧业、食品工
12、业品工业基因工程与基因工程与环境保护环境保护畜牧养畜牧养殖业上殖业上食品业食品业获得高产、稳产和具有优良品质的农作物获得高产、稳产和具有优良品质的农作物 培养具有各种抗逆性的作物新品种培养具有各种抗逆性的作物新品种 获得人们所需要的和具优良品质的转基因动物获得人们所需要的和具优良品质的转基因动物 利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达 为人类开辟新的食物来源为人类开辟新的食物来源 用用DNA探针检测水中病毒的含量探针检测水中病毒的含量 获得分解四种烃类的获得分解四种烃类的“超级菌超级菌”,吞噬汞和降解,吞噬汞和降解土壤中土壤中DDT的细菌的细菌 环境监
13、测环境监测环境净化环境净化基因工程与基因工程与医药卫生医药卫生生产基因工程药品生产基因工程药品如胰岛素、干扰素如胰岛素、干扰素 基因诊断基因诊断如用基因探针检测肝类病毒、诊断遗传病如用基因探针检测肝类病毒、诊断遗传病 基因治疗基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的疾病的目的 基因工程成果与发展前景基因工程成果与发展前景现在学习的是第15页,共31页3.下列关于基因工程应用的叙述,正确的是 A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D.原核基因
14、不能用来进行真核生物的遗传改良B现在学习的是第16页,共31页(一)原核细胞的基因结构 非编码区 非编码区 编码区编码区下游编码区上游 RNA聚合酶结合位点 调控遗传信息的表达 RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点,并与其结合。转录开始后,RNA聚合酶沿DNA分子移动,并与DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后,RNA链释放出来,紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链上脱落下来。编码区:能够转录为相应的信史RNA,进而指导蛋白质的合成,能够编码蛋白质的区段。非编码区:有调控遗传信息表达的核苷酸序列。现在学习的是第17页,共31页(二)真核细胞的基因结构能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不
15、能够编码蛋白质的序列叫做内含子,内含子能转录为信使RNA 内含子:外显子:编码区非编码区非编码区与RNA聚酶结合位点内含子 外显子 编码区上游 编码区上游 不同种类的蛋白质的基因所含的外显子和内含子的数目和长度是不同的。每个编码蛋白质的基因都含有若干个外显子和内含子现在学习的是第18页,共31页获取目的基因的方法获取目的基因的方法过过程程优优点点缺缺点点直接分直接分离法离法(鸟枪(鸟枪法)法)操作操作简便简便工作量大,有盲工作量大,有盲目性,目的基因目性,目的基因含有不表达的内含有不表达的内含子含子人人工工合合成成法法反反转转录录法法专一性专一性强,目强,目的基因的基因中不含中不含内含子内含子
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