医学专题一人和动物体内三大营养物质的代谢.ppt
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1、第一页,共五十一页。基因工程基因工程(jyn gngchng)背景背景(bijng)(bijng):家蚕能够吐出家蚕能够吐出蚕丝为人类利用。但繁殖慢,蚕丝为人类利用。但繁殖慢,产量低。产量低。能否让大肠杆菌能否让大肠杆菌(d chn n jn)(d chn n jn)也能吐蚕丝也能吐蚕丝呢?呢?大肠杆菌繁殖很快,但不会大肠杆菌繁殖很快,但不会产丝。产丝。第二页,共五十一页。用人工方法,把甲生物的某个基因提取用人工方法,把甲生物的某个基因提取出来,在体外进出来,在体外进行行切割、拼接和重组切割、拼接和重组,然后将其,然后将其导入导入乙生物的细胞内进乙生物的细胞内进行大量行大量复制复制,并进行,并
2、进行表达表达,从而定向地改变,从而定向地改变(gibin)乙生物乙生物的遗传性状,或获得人类所需要的基因的遗传性状,或获得人类所需要的基因产物产物(蛋白质、多(蛋白质、多肽、酶)。肽、酶)。剪切拼接剪切拼接(pn ji)(pn ji)导导入入甲甲生生物物(shn(shngw)gw)取出所需基因取出所需基因生物生物新类型新类型表达表达新的新的生物生物产品产品乙乙生生物物第三页,共五十一页。基因的大小以纳米计算,要对它进行剪切、拼接基因的大小以纳米计算,要对它进行剪切、拼接(pn(pn ji)ji)等操作,没有非常精细的工具是不行的。进行基因操等操作,没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需
3、要以下三种工具:作最少需要以下三种工具:、基因、基因(jyn)(jyn)的手术刀的手术刀、基因、基因(jyn)(jyn)的针的针线线3 3、基因的运输工具、基因的运输工具第四页,共五十一页。主要主要(zhyo)(zhyo)在在原核生物原核生物中。中。特异性特异性。即一种限制性内切酶只能识别一。即一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切割点种特定的核苷酸序列,并在特定的切割点上将上将DNA分子分子(fnz)(fnz)切断切断(使连接脱氧核苷使连接脱氧核苷酸的酸的磷酸二酯键磷酸二酯键断裂)断裂)。已发现已发现(fxin)(fxin)数千数千种种种类种类:来源来源:特点特点:、基因
4、的剪刀基因的剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶第五页,共五十一页。例如例如(lr)(lr):大肠杆菌的一种限制酶能识别:大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列,并在序列,并在G和和A之间切开。之间切开。限限制制(xinz(xinzh)h)酶酶第六页,共五十一页。G A A T T CC T T A A G55553333粘性粘性(zhn xn)(zhn xn)末端末端粘性粘性(zhn xn)(zhn xn)末端末端限制性限制性内切酶内切酶C T T A AG5533A A T T CG3355被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口,带有几两条单链的切口,带有几个伸出的核苷酸,他
5、们个伸出的核苷酸,他们两个两个之间正好之间正好反向反向互补配对,互补配对,这样的切口叫粘性这样的切口叫粘性(zhn xn)末端。末端。被同一种限制酶切被同一种限制酶切断的几个断的几个DNA就具有相同的粘性末端,能够通过互就具有相同的粘性末端,能够通过互补进行配对。补进行配对。第七页,共五十一页。T G C AA C G T55333355不不同同的的限限制制(xinzh)酶酶所所形形成成的的粘粘性性末末端端不不同同A C GT5533G C AT3355另一种另一种限制酶限制酶第八页,共五十一页。、基因、基因(jyn)(jyn)的针的针线线作用作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(z
6、uyng):将粘性末端碱基互补的两个将粘性末端碱基互补的两个(lin)DNA片段连接起来,使之成为一个完整的片段连接起来,使之成为一个完整的DNA分子分子(使两个(使两个DNA片段通过片段通过磷酸二酯键磷酸二酯键连接成一个连接成一个DNA分子)分子)。DNA连接酶连接酶第九页,共五十一页。C T T A AG A A T T CG连接酶连接酶连接酶连接酶第十页,共五十一页。3 3、基因、基因(jyn)(jyn)的运输的运输 工具工具基因载体基因载体(zit)(zit)(zit)(zit)的条件:的条件:能够在宿主细胞能够在宿主细胞(xbo)(xbo)中复制并稳定地保存。中复制并稳定地保存。具有
7、多个限制酶切点(具有多个限制酶切点(每种限制酶切点只每种限制酶切点只有一个有一个),以便与外源基因连接。),以便与外源基因连接。具有标记基因,便于进行筛选。具有标记基因,便于进行筛选。载体载体要把甲生物取出的基因送到乙生物的细胞中去,需要把甲生物取出的基因送到乙生物的细胞中去,需要运输基因的载体。要运输基因的载体。第十一页,共五十一页。最常用的基因最常用的基因(jyn)(jyn)载体是细菌细胞质的载体是细菌细胞质的质粒质粒(核区)(核区)质粒(细胞质质粒(细胞质DNA)大肠杆菌大肠杆菌质粒质粒质粒质粒能能能能自主复制自主复制自主复制自主复制的的的的双链环状双链环状双链环状双链环状DNADNA分
8、子,分子,分子,分子,存在于细菌存在于细菌存在于细菌存在于细菌核区以外核区以外核区以外核区以外(ywi)(ywi),带有少量基因,其中带有少量基因,其中带有少量基因,其中带有少量基因,其中常含常含有有有有抗生素抗性基因(如四环素抗生素抗性基因(如四环素抗生素抗性基因(如四环素抗生素抗性基因(如四环素的抗性基因)的抗性基因)的抗性基因)的抗性基因),使细菌有抗药性,一个细菌中有多个质粒。,使细菌有抗药性,一个细菌中有多个质粒。,使细菌有抗药性,一个细菌中有多个质粒。,使细菌有抗药性,一个细菌中有多个质粒。第十二页,共五十一页。最常用的基因最常用的基因(jyn)(jyn)载体是细菌细胞质的载体是细
9、菌细胞质的质粒质粒(核区)(核区)质粒(细胞质质粒(细胞质DNA)大肠杆菌大肠杆菌质粒与宿主细胞的关系:质粒与宿主细胞的关系:质粒与宿主细胞的关系:质粒与宿主细胞的关系:1 1、质粒的存在对宿主细胞、质粒的存在对宿主细胞、质粒的存在对宿主细胞、质粒的存在对宿主细胞无影响无影响无影响无影响(yngxing)(yngxing)。2 2、质粒的复制、质粒的复制、质粒的复制、质粒的复制只能只能只能只能在宿主细胞内完成。在宿主细胞内完成。在宿主细胞内完成。在宿主细胞内完成。第十三页,共五十一页。抗生素抗性基因(标抗生素抗性基因(标记基因)记基因)(细胞质(细胞质DNA)(核区)(核区)质粒质粒(细胞质细
10、胞质DNA)大肠杆菌大肠杆菌控制质粒控制质粒DNA转转移的基因移的基因第十四页,共五十一页。4 4、筛选含有、筛选含有(hn yu)(hn yu)目的基因的受体细目的基因的受体细胞胞1 1、获得目的、获得目的(md)(md)基因基因2、形成重组、形成重组(zhn z)DNA分子分子3 3、将、将重组重组DNA分子分子导入受体细胞导入受体细胞5 5、目的基因的表达、目的基因的表达第二节基因工程的原理和技术第二节基因工程的原理和技术u基因工程的基本操作步驟基因工程的基本操作步驟第十五页,共五十一页。逆转录法:逆转录法:信使信使(xnsh)(xnsh)RNARNA逆转录酶逆转录酶DNADNA单链单链
11、合成合成DNADNA双链双链(基因基因(jyn)(jyn)直接直接(zhji)(zhji)合成法:合成法:组成蛋白质的氨组成蛋白质的氨基酸序列基酸序列推测推测信使信使RNARNA核苷酸序列核苷酸序列推测推测基因单核基因单核苷酸序列苷酸序列合成合成基因双链基因双链、获得目的基因、获得目的基因(1 1)化学合成法)化学合成法(目的基因的序列(目的基因的序列巳知巳知)第十六页,共五十一页。人工合成人工合成(rn n h chn)(rn n h chn)(rn n h chn)(rn n h chn)(基因基因(jyn)(jyn)(jyn)(jyn)比较小比较小)DNA合成合成(hchng)(hchn
12、g)仪仪第十七页,共五十一页。(2 2)用聚合酶链式反应)用聚合酶链式反应(lin sh fn yng)(lin sh fn yng)(PCR)(PCR)扩增目的基扩增目的基因因第十八页,共五十一页。1234522557294时间(min)温度()PCR反应(fnyng)适温延伸3高温变性1低温退火2重复(chngf)13步2530轮目的DNA片段(pin dun)扩增100万倍以上DNA双螺旋DNA单链与引物复性DNA变性形成2条单链子链延伸DNA加倍第十九页,共五十一页。第二十页,共五十一页。(3 3)从基因文库中分离)从基因文库中分离(fnl)(fnl):目的基因目的基因(jyn)(jy
13、n)的脱氧核苷酸序列是的脱氧核苷酸序列是未知的未知的,可以从基因文库中找到目的基因(酶切)。可以从基因文库中找到目的基因(酶切)。(2 2)用聚合酶链式反应)用聚合酶链式反应(lin sh fn yng)(lin sh fn yng)(PCR)(PCR)扩增目的基因扩增目的基因第二十一页,共五十一页。基因组文库基因组文库(wnk)的构建模式图的构建模式图通过对通过对受体菌受体菌的培养而的培养而储存储存(chcn)基基因因第二十二页,共五十一页。2、形成重组、形成重组(zhn z)DNA分子分子用用相同相同的限制性核酸的限制性核酸(h sun)内切酶分别切割目的内切酶分别切割目的基因和载体;基因
14、和载体;目的目的(md)(md)基因与载体的结合过程基因与载体的结合过程基因重组基因重组用用DNA连接酶将目的连接酶将目的基因和载体连接在一起,形基因和载体连接在一起,形成重组成重组DNA分子(或重组分子(或重组质粒)。质粒)。第二十三页,共五十一页。3、将重组、将重组(zhn z)DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞导入导入扩增扩增将重组将重组(zhn z)DNA分子导入受体细胞并使之扩增。分子导入受体细胞并使之扩增。a a、为使、为使重组的质粒更容易重组的质粒更容易(rngy)(rngy)进入大肠杆菌进入大肠杆菌,用,用氯化钙氯化钙处理大肠杆菌,处理大肠杆菌,增加增加大肠杆菌大肠杆菌细胞
15、壁的通透性细胞壁的通透性。a.如要获得目的基因的如要获得目的基因的表达产物,表达产物,通通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。体。b.如要如要改良某种生物的性状改良某种生物的性状时,要以时,要以改良的生物细胞为受体。改良的生物细胞为受体。问题:谁是受体?问题:谁是受体?第二十四页,共五十一页。3、将重组、将重组(zhn z)DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞将重组将重组(zhn z)DNA分子导入受体细胞并使之扩增。分子导入受体细胞并使之扩增。1 1、受体为植物细胞:农杆菌介导法、受体为植物细胞:农杆菌介导法 基因基因(jyn)(jyn)枪法枪法 花粉花粉管
16、道法管道法 b.如要如要改良某种生物的性状改良某种生物的性状时,要以改良的生物细胞为受体。时,要以改良的生物细胞为受体。2 2、受体为动物细胞:基因枪法、受体为动物细胞:基因枪法 显微注射法显微注射法第二十五页,共五十一页。1.1.将目的基因导入植物将目的基因导入植物(zhw)(zhw)细胞细胞农杆菌转化农杆菌转化(zhunhu)(zhunhu)法法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法第二十六页,共五十一页。(1 1)农杆菌)农杆菌(gnjn)(gnjn)转化法转化法特点:特点:易感染易感染(gnrn)(gnrn)双子叶植物和双子叶植物和裸子植物,对大多数单子叶植裸子植物,对大多数单子叶植
17、物没有感染物没有感染(gnrn)(gnrn)能力能力原理:原理:TiTi质粒上的质粒上的T-DNAT-DNA可以转移可以转移(zhuny)(zhuny)到受体细胞,到受体细胞,并整合到受体细胞染色体的并整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。第二十七页,共五十一页。转化转化(zhunhu)(zhunhu)过程过程:TiTi质粒质粒目的目的(md)(md)基基因因构建构建(u jin)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DNADNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌第二十八页,共五十一页。基因枪法基因枪法(qingf)(qingf)又又称微弹轰击法,是
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- 医学 专题 人和 动物 体内 营养物质 代谢
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