基因工程必备知识点.pptx

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1、1.1.基因工程的基因工程的概念概念2.2.基因工程的基本基因工程的基本工具工具3.3.基因工程的基本操作基因工程的基本操作程序程序4.4.基因工程的基因工程的应用应用5.5.蛋白质工程的蛋白质工程的概念概念基因工程必备知识点基因工程必备知识点概念概念:基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外体外DNA重组重组和转基因技术和转基因技术，赋予生物以，赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性，创造出，创造出更符合人们需要的新的生更符合人们需要的新的生物类型和生物产品物类型和生物产品。基因工程是在。基因工程是在DNA分子水平分子水平上进行设计和施

2、工的，又叫上进行设计和施工的，又叫做做DNA重组技术重组技术。一一.“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶（限制酶）（限制酶）（1）来源：主要是从）来源：主要是从原核生物原核生物中分离纯化出来的。中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链）功能：能够识别双链DNA分子的某种分子的某种特定特定的核苷酸序列，并且使每一条链中的核苷酸序列，并且使每一条链中特特定定部位的两个核苷酸之间的部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断断开，因此具有开，因此具有专一专一性。性。（3）结果：经限制酶切割产生的）结果：经限制酶切割产生的DNA片段片段末端通常有末端通常有黏性末端黏性末端和和平末

3、端平末端两种形式。两种形式。二二.“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶 (1)Ecoli DNA连接酶和连接酶和T4DNA连接酶比较：连接酶比较：相同点：都缝合相同点：都缝合磷酸二酯键磷酸二酯键。不同点：不同点：Ecoli DNA连接酶只能将双链连接酶只能将双链DNA片段互补的片段互补的黏性末端黏性末端之间的磷酸二酯之间的磷酸二酯键连接起来；而键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合连接酶能缝合两种末两种末端端，但连接平末端的效率较，但连接平末端的效率较低低。(2)DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶作用比较聚合酶作用比较:DNA聚合酶只能将聚合酶只能将单个核苷酸单个核苷酸加到已加到已有的核苷

4、酸片段的末端，形成有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键磷酸二酯键。DNA连接酶是连接连接酶是连接两个两个DNA片段片段的末端，形成的末端，形成磷酸二酯键磷酸二酯键。三.“分子运输车”运载体运载体(质粒质粒)(1)载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(2)最常用的载体是质粒质粒,它是一种裸露裸露的、结构简单的、独立于的、结构简单的、独立于细菌细菌DNA之外，之外，并具有并具有自我复制自我复制能力的能力的双链环状双链环状DNA分子分子。(3)其它载体：噬菌体的衍生物噬菌体

5、的衍生物、动植物动植物病毒病毒。第一步：第一步：目的基因的获取目的基因的获取 1.目的基因是编码目的基因是编码蛋白质蛋白质的结构基因。的结构基因。2.原核基因采取原核基因采取直接分离直接分离获得，真核基因是获得，真核基因是人工合成人工合成。人工合成目的基因。人工合成目的基因的常用方法有的常用方法有反转录反转录法和法和化学合成化学合成法。法。3.PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因（1）原理：）原理：DNA复制复制（2）过程：）过程：加热至加热至9095，DNA解链解链；冷却到冷却到5560，引物结引物结合到互补合到互补DNA链链；加热至加热至7075，热稳定热稳定DNA聚合酶从引物起始互聚合

6、酶从引物起始互补链的合成补链的合成。第二步：第二步：基因表达载体的构建基因表达载体的构建 1.目的：使目的基因在受体细胞中目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在稳定存在，并且可以，并且可以遗传至下一代遗传至下一代，使目的基因能够，使目的基因能够表达和发挥作用表达和发挥作用。2.组成：组成：目的基因目的基因启动子启动子终止子终止子标记基因标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段片段，位于基因的，位于基因的首端首端，是，是RNA聚合酶聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因识别和结合的部位，能驱动基因转录出转录出mRNA，最终获，最终获得所需的得所需的蛋白质蛋白质。

7、（2）终止子：也是一段有特殊结构的）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段片段，位于基因的，位于基因的尾端尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因是否含有目的基因，从而将从而将含有目的基因的细胞含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是筛选出来。常用的标记基因是抗生素抗性抗生素抗性基因基因。第三步：第三步：将目的基因导入受体将目的基因导入受体细胞细胞 1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程过程。2.常用的转化方法：常用的转

8、化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法农杆菌转化法，其次还有，其次还有基基因枪法因枪法和和花粉管通道法花粉管通道法等。等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术显微注射技术，此方法的受体，此方法的受体细胞多是细胞多是受精卵受精卵。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是，最常用的原核细胞是大肠杆菌大肠杆菌，转化方法是，转化方法

9、是：先用：先用Ca2+处理细胞，使其成为处理细胞，使其成为感受态感受态细胞，再将细胞，再将重组表达载体重组表达载体DNA分子分子溶于缓冲液中溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转分子，完成转化过程化过程。3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是表达载体受体细胞的依据是标记基因标记基因是否是否表达。表达。第四步：第四步：目的基因的检测和目的基因的检测和表达表达1.首先要检测转基因生物的染色体首先要检测转基因生物的染色体DNA上上是否插入了目的基因

10、，方法是采用是否插入了目的基因，方法是采用DNA分分子杂交技术子杂交技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出了其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用，方法是采用用标记的目的基因作探针用标记的目的基因作探针与与mRNA杂交杂交。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的应的抗体抗体进行进行抗原抗体杂交抗原抗体杂交。4.有时还需进行有时还需进行个体生物学水平个体生物学水平的鉴定。的鉴定。如如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。1.植物基因工程：植物基因工

11、程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质质。2.动物基因工程：动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物药物。3.基因治疗：基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。蛋白质工程是蛋白质工程是指指：以以蛋白质分子结构规律及其生物功能的关系蛋白质分子结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过作为基础，通过基因基因修饰或基因合成修饰或基因合成，对现有蛋白质进行，对现有蛋白质进行改造改造

12、，或制造一种，或制造一种新的蛋白质新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产基因工程在原则上只能生产自然界已存在自然界已存在的蛋白质）的蛋白质）如果前面的知识点你都记住的话，不妨把答案填在这些空格里面，牢牢地掌握这些知识点吧！基因工程基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过 和和 ，赋予，赋予生物以生物以 ，创造出，创造出 。基因工程是在。基因工程是在 水平上进行设计和施工的，又水平上进行设计和施工的，又叫做叫做 。1.“分子手术刀分子手术刀”（1）来源：主要是从）来源：主要是从 中分离纯化出

13、来的中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链）功能：能够识别双链DNA分子的某种分子的某种 的核苷酸序列，并且使每一条链中的核苷酸序列，并且使每一条链中 部位的两个核苷酸之间的部位的两个核苷酸之间的 断断开，因此具有开，因此具有 性。性。（3）经限制酶切割产生的）经限制酶切割产生的DNA片段末端片段末端通通常有常有两种形式：两种形式：和和 。2.“分子缝合针分子缝合针”(1)Ecoli DNA连接酶和连接酶和T4DNA连接酶的比较：连接酶的比较：相同点：都缝合相同点：都缝合 。不同点：不同点：Ecoli DNA连接酶只能将双链连接酶只能将双链DNA片段互补的片段互补的 之间的磷酸二酯键之间的

14、磷酸二酯键连接起来；而连接起来；而T4DNA连接酶能缝合连接酶能缝合 ，但连接平末端的效率较但连接平末端的效率较 。(2)DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较:DNA聚合酶只能将聚合酶只能将 加到已有的加到已有的核苷酸片段的末端，形成核苷酸片段的末端，形成 。DNA连接酶是连接连接酶是连接 的末端，形成的末端，形成 。3.“分子运输车分子运输车”（1）载体具备的条件：）载体具备的条件：能在受体细胞中能在受体细胞中 。具有一至多个具有一至多个 ，供外源，供外源DNA片段插入。片段插入。具有具有 ，供重组，供重组DNA的鉴定和选择。的鉴定和选择。（2）最常用的运载体是）最常用的运载

15、体是 ,它是一种它是一种裸露的、结构简单的、独立于裸露的、结构简单的、独立于 之外，之外，并具有并具有 能力的双链能力的双链 状状DNA分分子。子。（3）其它载体：）其它载体：、等。等。（二）基因工程的基本操作程序（二）基因工程的基本操作程序第一步：第一步：1.目的基因是编码目的基因是编码 的结构基因。的结构基因。2.原核基因采取原核基因采取 获得，真核基因是获得，真核基因是 。人工合成目的基因的常用方法有。人工合成目的基因的常用方法有 和和 。3.PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因（1）原理：）原理：（2）过程：）过程：加热至加热至9095 ；冷却到冷却到5560，；加热至加热至7075

16、，。第二第二步：步：1.目的：使目的基因在受体细胞中目的：使目的基因在受体细胞中 ，并且可以，并且可以 ，使目的基因能够，使目的基因能够 。2.组成：组成：（1）启动子：是一段有特殊结构的）启动子：是一段有特殊结构的 ，位于基因的，位于基因的 ，是，是 识别和结合的部位，能驱动基因识别和结合的部位，能驱动基因 ，最终获得所需的，最终获得所需的 。（2）终止子：也是一段有特殊结构的）终止子：也是一段有特殊结构的 ，位于基因的，位于基因的 。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中 ，从而将，从而将 筛选出来。常用的标记基因是筛选出来。常用的标记基因是 。第

17、三步：第三步：1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。过程。2.常用的转化方法常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 ，其次还有，其次还有 和和 等。等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 。此方法的受体细胞多是。此方法的受体细胞多是 。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是 ，最常用的原核细胞是，最常用的原核细胞是

18、，转化方法是：先用，转化方法是：先用 处理细胞，使其成为处理细胞，使其成为 细胞，再将细胞，再将 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。分子，完成转化过程。3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是表达载体受体细胞的依据是 是否表是否表达。达。第四步：第四步：1.首先要检测转基因生物的染色体首先要检测转基因生物的染色体DNA上上是否插入了目的基因，方法是采用是否插入了目的基因，方法是采用 。2.其次还要检测目的基因是否转录出了

19、其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用，方法是采用 。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取方法是从转基因生物中提取 ，用相，用相应的应的 进行进行 。4.有时还需进行有时还需进行 的鉴定，如的鉴定，如 。（四）蛋白质工程的概念（四）蛋白质工程的概念 蛋白质工程蛋白质工程是指以是指以 作为基础，通过作为基础，通过 ，对现有蛋白质进行，对现有蛋白质进行 ，制造一种，制造一种 ，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产产 的蛋白质）的蛋白质）谢谢大家欣赏谢谢大家欣赏谢谢大家欣赏谢谢大家欣赏