基因工程(浙版老师).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,下,面是,DNA,分子平面图，,说出图中,1,11,的,名称1,2,3,4,5,6,7,8,10,9,G,T,C,A,1.,胞嘧啶,2.,腺嘌呤,3.,鸟嘌呤,4.,胸腺嘧啶,5.,脱氧核糖,6.,磷酸,7.,脱,氧核苷酸,8.,碱基对,9.,氢键,10.,一条脱氧核苷,酸链,11.,磷酸二酯键,11,什么叫基因工程？,把一种生物的,遗传物质,DNA,（目的基因）,移到另一种生物的,细胞,中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在,受体细胞,中,表达,2.,基因工程的核心是,构建重组,DNA,分子,，因此，早期也将基因工程称为,重组,DNA,技术,第一章 基因工程,原理：,基因重组,操作水平：,DNA,分子水平,结果：,定向,地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种第一节,工具酶的发现和基因工程的诞生,基因工程的理论基础：,1.,DNA,是细胞生物的遗传物质,2.DNA,双螺旋,结构,3.,遗传信息,传递,方式,基因工程的技术保障,基因工程的工具,1.(DNA,分子剪刀）,限制性核酸内切酶,2.(DNA,分子缝合针）,DNA,连接酶,3.(DNA,分子运输车）,质粒与病毒,一,.,限制性核酸内切酶,（约,4000,种,),1.,高度特异性的酶,某种该酶,只能,识别双链,DNA,分子的某种,特殊核苷酸序列,，只能把,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键断开,。

A,T,G,G,C,A,T,C,T,T,C,G,A,A,2.,来源：,主要来自,微生物，如大肠杆菌,EcoR,限制酶,A A G C T T,T T C G A A,Sma,限制酶,A,T T C G A,A G C T T,A,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,目的基因,思考：,1.,要想获得某个特定性状的基因,必须要用 限制酶切,_,个切口,可产生,_,个黏性末端,.,2,4,2.,把两种不同的,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，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的,DNA,分子了二,.DNA,连接酶,1.,作用：,将,互补配对（或相同）,的两个粘性末端,连接,起来，使之成为一个,完整,的,DNA,分子,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,2.DNA,连接酶的作用位点是,：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。

即生成：,磷酸二酯键产生,4,个磷酸二酯键,把目的基因与运载体连接起来,目的基因,运载体,限制酶,DNA,连接酶,DNA,酶,DNA,聚合酶,解旋酶,作用,结果,作用,部位,DNA,切断为,2,片段,切断的,DNA,缝合起来,DNA,断裂为单个脱氧核苷酸,单个脱氧核苷酸连接为,DNA,断开,DNA,的,2,条链的氢键,切断,2,个磷酸二酯键,产生,2,个磷酸二酯键,断开所有 磷酸二酯键,产生许多磷酸二酯键,碱基对之间的氢键,几种酶的比较,三,.,基因的运输工具,运载体,标记基因，便于筛选2.,质粒,:,能够自主复制的 双链环状,DNA,分子,.,在细菌和酵母菌中,位于细胞溶胶，染色体之外,质粒含抗生素抗性基因（如四环素抗性基因），便于筛选,1.,运载体种类,:_,质粒；噬菌体；动植物病毒,质粒,DNA,分子,同种 限制酶剪切,两个切口,获得目的基因,DNA,连接酶,重组,DNA,分子（重组质粒）,一个切口,两个黏性末端,DNA,重组技术的三件工具：,限制性内切酶、,DNA,连接酶、载体（如：质粒）质粒,含目的基因的,DNA,DNA,连接酶,重组,DNA,同种限制 性内切酶,同种限制性内切酶,2,（组）,重组,DNA,的形成,3,（导）,重组,DNA,导入受体细胞,4,（筛）,筛选含目的基因的受体细胞,第二节 基因工程的原理和技术原理,基因工程原理：,_,让目的基因在宿主细胞中稳定表达,什么是目的基因？,人们需要的感兴趣的基因，如抗虫基因、抗病基因、抗除草剂基因、人胰岛素基因、人干扰素基因等。

5,（达）,目的基因表达,1,（获）,目的基因的获得,基因工程的基本操作步骤：,第一步,.,获得目的基因,化学方法合成目的基因，如胰岛素基因,从基因文库中寻找,目的基因的序列是已知的,聚合酶链式反应（,PCR,）扩增目的基因,目的基因的序列是未知的,:,供体生物,全部,DNA,限制性核酸内切酶,所有基因,(,包括目的基因）,与载体连接导入,受体菌群体,基因文库,从基因文库中 寻找目的基因,第二步,.,形成重组,DNA,分子,(,核心）,质粒,目的基因,同种限制性核酸内切酶处理,两个切口,获得目的基因,DNA,连接酶,重组,DNA,分子（重组质粒）,一个切口,两个黏性末端,受体细胞,(,如大肠杆菌,),氯化钙处理,细胞壁的通透性增大,重组质粒进入受体细胞,目的基因随受体细胞的繁殖而复制,2.,将重组,DNA,导入细菌,第三步,.,将重组,DNA,分子导入受体细胞,1.,常用的受体细胞,:,大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌、动植物细胞等质粒,重组,DNA,农杆菌,植物体细胞,表现性状,3.,将重组,DNA,导入植物细胞,目的 基因,组织培养,4.,重组,DNA,导入动物细胞,受体细胞 （鼠受精卵）,目的基因 （人生长激素基因,）,普通鼠（对照）,巨型鼠,为什么把目的基因注入动物受精卵？,答：可使动物的每个细胞都含目的基因。

第四步,.,筛选含有目的基因受体细胞,可以通过检测标记基因的有无，判断目的基因是否导入筛选原理：质粒上有标记基因,筛选方法：利用选择培养基筛选,如：重组,DNA,分子，由具有,青霉素抗性基因,的质粒和,目的基因,组合形成，则可检测受体细胞是否具有,青霉素抗性,，判断目的基因是否导入受体细胞2.,表达成功的标志：,第五步：目的基因的表达,是否有目的基因表达的产物；,能否表现特定的性状,1.,经过第四步筛选，受体细胞,已经含有目的基因，,但是目的基因在受体细胞中,可能不表达举例：,转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原,是否有目的基因表达的产物,转入了抗虫基因的抗虫棉，能否抗虫,能否表现特定的性状,观看抗虫棉视频,基因操作的基本步骤示意图,基因工程说明哪些问题,?,1.,不同的基因能拼接在一起，说明了基因都具有,双链,结构，都是由,四种脱氧核苷酸,构成2.,一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响,其他基因的表达,，这说明基因是有遗传效应的,DNA,片段，具有一定的,独立,性，同时可以说明各种生物,共用一套遗传密码,1.,限制性核酸内切酶的作用实际上就是把,DNA,上某些化学键打断，如一种能对,GAATTC,专一识别的限制性核酸内切酶，打断的化学键是,：,A,G,与,A,之间的键,B,G,与,C,之间的键,C,A,与,T,之间的键,D,磷酸与脱氧核糖之间的键,2.,下列,DNA,连接酶的作用叙述正确的是,(,),A,DNA,连接酶的基本组成单位是脱氧核苷酸,B,将单个核苷酸加到,DNA,片段的骨架上连接起来，重新形成磷酸二酯键,C,连接,DNA,链上碱基之间的氢键,D,将断开的两个,DNA,片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键,D,D,3.,质粒是基因工程常用的载体，它的特点是,(,),能自主复制,不能复制,结构简单,单链,DNA,环状,DNA,含有标记基因,A,B,C,D,4.,质粒之所以能做基因工程的运载体，是由于它,A,含蛋白质，从而能完成生命活动,B,能自我复制，保持连续性,C,是,RNA,，能指导蛋白质的合成,D,具有环状结构，能携带目的基因,A,B,5.,用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。

下列叙述不正确的是,A,常用相同的限制性内切酶处理的基因和质粒,B,DNA,连接酶和,RNA,聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶,C,可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质,D,导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达,6.,下列关于基因工程的叙述，正确的是,A,限制性内切酶的切口一定是,GAATTC,碱基序列,.,B,一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,.,C,目的基因就是指,DNA,质粒,.,D,只要检测出受体含有目的基因，目的基因就一定能成功地进行表达,.,B,B,7.,基因工程又叫基因拼接技术1),在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的 途径之一是：以目的基因转录的,为模板，,_,成互补的单链,DNA,，然后在酶的作用下合成,_,(2),基因工程的受体细胞有细菌、真菌、,_,3),假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入,DNA,连接酶连接产物至少有,种环状,DNA,分子，它们分别,是,信使,RNA,逆转录,双链,DNA(,目的基因,),动植物细胞,3,运载体自连的,;,目的基因片段自连的,;,运载体与目的基因片段相连的环状,DNA,分子,8.,甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种 方法。

下列叙述错误的是,(,),A,甲方法可建立该细菌的基因文库,B,乙方法可用于人工合成基因,C,甲方法要以脱氧核苷酸为原料,D,乙方法需要逆转录酶参与,C,9,如图是用基因工程技术培育抗棉铃虫的转基因棉花过程，下列有关该过程叙述错误的是,(,),A,抗虫基因的表达产物为多肽,B,抗虫基因的插入一般不会改变受体细胞的染色体结构,C,受体细胞除去细胞壁更利于基因的导入,D,通过,Ti,质粒上的抗性基因筛选试管苗,D,第三节 基因工程的应用,应用要点,基因工程与遗传育种,转基因植物,转基因动物,基因工程与疾病治疗,基因工程药物,基因治疗,基因工程与生态环境保护,难以杂交,抗害虫,2,转基因动物,(1),含义：转入了,_,的动物2),培育优点：省时、省力3),转基因动物优良性状举例,_,的转基因鼠、鱼和猪有抗病能力的转基因鸡和牛等外源基因,生长速度加快,思考感悟,转基因技术育种克服了传统育种时间长、远缘亲本难以杂交的缺陷对吗？,【,提示,】,对基因工程育种只需用一年时间，并且可以在不同的物种之间进行二、基因工程与疾病治疗,1,基因工程药物,名称,成分,用途,传统方法,基因工程方法,胰岛素,_,治疗胰岛素依赖型糖尿病,从猪和羊的,_,中提取,通过大肠杆菌生产,干扰素,_,治疗病毒性肝炎和肿瘤,从人,_,中提取,通过基因工程，使人白细胞干扰素基因获得克隆和表达,乙型肝炎疫苗,蛋白质,预防和治疗乙型肝炎,通过基因工程利用,_,和哺乳动物细胞生产,蛋白质,胰腺,糖蛋白,血液,酵母菌,2.,基因治疗,(1),含义：向目标细胞中,_,的基因，以,_,基因的缺陷，达到治疗的目的。

思考：,基因治疗是指正常基因导入目标细胞中，纠正或补偿基因缺陷，通过基因表达出正常蛋白质从而达到治疗的目的，并非是替换基因对吗？,引入正常功能,纠正或补偿,对,(2),实例,1990,年，美国首例重度,_,基因治疗成功1991,年，我国首例,_,基因治疗也获得满意结果三、基因工程与生态环境保护,1,利用细菌发酵和转基因植物生产聚羟基烷酯，用于合成可降解的,_,2,改造分解石油的细菌，提高其分解石油的能力3,利用转基因微生物吸收环境中的,_,，降解有毒化合物和处理工业废水免疫缺陷症,B,型血友病,新型塑料,重金属,例,1,我国科学家已成功运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并表达，培育出了抗虫棉下列有关叙述中不正确的是,(,),A,抗虫基因在棉花细胞的表达要依赖于碱基互补配对。