浙科版生物选修3基因工程课件-
107页1、生物 选修3现代生物科技专题,目 录,专题1 基因工程 专题2 细胞工程 专题3 胚胎工程 专题4 生物技术的安全性和伦理问题 专题5 生态工程,专题1 基因工程,基础理论和技术的发展催生了基因工程,20世纪中叶,基础理论取得了重大突破 1.DNA是遗传物质的证明 2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立 3.遗传密码的破译,技术发明使基因工程的实施成为可能 1.基因转移载体的发现 2.工具酶的发现 3.DNA合成和测序技术的发明 4.DNA体外重组的实现 5.重组DNA表达实验的成功 6.第一例转基因动物问世 7.PCR技术的发明,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外,通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生出人类所需要的生物类型和生物产品。,一、基因工程的概念,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,定向地改造生物的性状,获得人类所需要的品种。,剪切, 拼接, 导入, 表达,基因重组,基本工具: 限制性核酸内切酶“分子手术刀” DNA连接酶“
2、分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体“分子运输车”,二、 DNA重组技术的基本工具,黏性末端:被限制酶切开的DNA两条单链的切口,带有几个伸出的 核苷酸,他们之间正好互补配对,这样的切口叫黏性末端。,1、限制性核酸内切酶“分子手术刀”,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时,产生的是平末端。,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时,产生的是黏性末端。,识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。,4000种。,(1)来源:,(2)种类:,(3)作用:,(4)结果:,形成两种末端,1、限制性核酸内切酶“分子手术刀”(小结),要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口?可产生几个黏性末端?一个目的基因有几个黏性末端?,要切两个切口,产生四个黏性末端,两个。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割,会怎样呢?,会产生相同的黏性末端。,是不是把两者的黏性末端黏合起来,这样就真的合成 重组的DNA分子了?,实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。,思考题:,1、种类: 2、作用部位:,磷酸二
3、酯键,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,即把梯子两边扶手的断口连接起来,这样一个重组的DNA分子就形成了。,2、 DNA连接酶“分子缝合针”,3、基因进入受体细胞的运载体“分子运输车”,(1)运载体的作用,作为运载工具,将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。 利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内,对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。(随载体的复制而复制),(2)作为运载体必须具备的条件,能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。 具有一个或多个限制酶切点,以便与外源基因连接。 具有某些标记基因,便于进行筛选。 必需是安全的,不会对受体 细胞有害。 大小应适合,便于提取和操作,(3)常用的运载体,3、基因进入受体细胞的运载体“分子运输车”,细菌细胞质的质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒,注意:真正用作运载体的质粒都 是人工改造过的。,质粒:,质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位,包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。 质粒是基因工程最常用的运载体。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA
4、分子。有的一个细菌中有一个,有的一个细菌中有多个。,3、基因进入受体细胞的运载体“分子运输车”,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒, 其中常含有抗药基因,如四环素的 标记基因。质粒的存在与否对宿主 细胞生存没有决定性作用,但复制 只能在宿主细胞内成。,质粒是一种裸露的、结构简单、独 立于细菌染色体(即拟核DNA)之外, 并且具有自我复制能力的双链环状 DNA分子。,质粒是基因工程最常用的运载体。,(补充知识)基因的结构 1、原核细胞的基因结构,与RNA聚合酶结合位点,终止子,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,并以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。,2、真核细胞的基因结构,编码区,与RNA聚合酶 结合位点,启动子,终止子,编码区上游,编码区下游,有调控作用的核苷酸序列,包括位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。,启动子与起始密码,原核细胞与真核细胞的基因结构比较,思考,编码相同数目氨基酸的蛋白质,原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗?,连续,不连续,编码
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