基因工程(浙版老师.ppt

1、下面是DNA分子平面图，说出图中111的名称。,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

2、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。,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,思考：1.要想获得某个

3、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,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,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

4、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）。,同种限制 性内切酶,同种限制性内切酶,2（

5、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

6、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,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

7、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

8、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： AG与A之间的键BG与C之间的键 CA与T之间的键 D

9、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() ADNA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 AB 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

10、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 BDNA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

11、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

12、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,

13、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,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,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原则 B重组DNA分子中一个碱基对改变，不一定导致毒蛋白的毒性丧失