绝对好课件基因工程课件

绝对好课件基因工程课件演示文稿当前第1页\共有67页\编于星期三\13点（优选）绝对好课件基因工程课件当前第2页\共有67页\编于星期三\13点当前第3页\共有67页\编于星期三\13点第一节基因工程的原理普通玫瑰蓝色妖姬思考：蓝色妖姬如何培育的？当前第4页\共有67页\编于星期三\13点转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯当前第5页\共有67页\编于星期三\13点不会引起过敏的转基因大豆转鱼抗寒基因的番茄当前第6页\共有67页\编于星期三\13点转基因鲑鱼

超级小鼠当前第7页\共有67页\编于星期三\13点乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)当前第8页\共有67页\编于星期三\13点基因的结构（补充知识）非编码区非编码区编码区与RNA聚合酶结合位点启动子终止子①RNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。②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。③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。1、编码区：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质的序列。2、非编码区：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。一、原核细胞的基因结构当前第9页\共有67页\编于星期三\13点二、真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区

内含子

外显子

启动子终止子基因的结构（补充知识）与RNA聚合酶结合位点1、编码区2、非编码区：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列当前第10页\共有67页\编于星期三\13点

概念：按照人们的意愿，将一种生物的基因在体外剪切，并与特殊的运载工具进行重新组合，然后转入另一种生物的体内进行扩增，并使之表达产生所需蛋白质的技术。意义：能够打破生物种属的界限，在分子水平上定向改造生物的遗传特性。一、基因工程当前第11页\共有67页\编于星期三\13点1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”来源：大肠杆菌等微生物.特点：识别特异的脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切割磷酸二酯键。结果：产生粘性末端一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。二、基因工程的操作工具当前第12页\共有67页\编于星期三\13点限制性内切酶作用过程点击播放当前第13页\共有67页\编于星期三\13点

提醒

①切割的化学键为磷酸二酯键。②在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶,

目的是产生相同的黏性末端。③将一个基因从DNA分子上切割下来,需要2个限制酶,同时产生4个黏性末端。④不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶产生的黏性末端不相同。当前第14页\共有67页\编于星期三\13点.连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。

问题用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？.连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。2.DNA连接酶——“分子缝合针当前第15页\共有67页\编于星期三\13点DNA连接酶的作用过程点击播放当前第16页\共有67页\编于星期三\13点常用类型E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键当前第17页\共有67页\编于星期三\13点3.运载工具——载体“分子运输车”

(1)类型

提醒

①质粒本质是DNA,不是细胞器;②特点:小型环状。

(2)功能：将目的基因导入受体细胞。

(3)应具备条件①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；②有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源基因连接；

③有特殊的遗传标记基因,供重组DNA的检测和鉴定。最常用载体:质粒其他载体:λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等当前第18页\共有67页\编于星期三\13点当前第19页\共有67页\编于星期三\13点当前第20页\共有67页\编于星期三\13点1.基因工程的操作步骤正确的操作顺序是①使目的基因与运载体相结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因A．③②④① B．②④①③C．④①②③ D．③④①②当前第21页\共有67页\编于星期三\13点二、基因工程的操作程序1、目的基因的获得2、重组载体的构建3、重组载体的转化和筛选4、目的基因的表达和鉴定当前第22页\共有67页\编于星期三\13点目的基因主要是指___________________编码蛋白质的结构基因将所需要的基因从供体生物细胞内提取出来常见的目的基因有：人胰岛素基因、苏云金杆菌抗棉铃虫基因、植物抗病基因（抗病毒、抗细菌)等。一、目的基因的获取当前第23页\共有67页\编于星期三\13点1、直接分离法——鸟枪法2、人工合成法——反转录法和化学合成法获得目的基因的方法当前第24页\共有67页\编于星期三\13点获取目的基因的方法用限制酶切断成许多片段1、直接分离法

——鸟枪法

用限制酶将完整的DNA随机切成许多片段，然后用某种检测方法挑选出所需要的基因。如用“核酸探针法”，核酸探针是用放射性同位素标记的DNA单链，具有非常特异的脱氧核苷酸序列，能与DNA互补链结合。当前第25页\共有67页\编于星期三\13点

利用PCR（聚合酶链式反应）扩增原理：DNA的复制条件：四种脱氧核苷酸、ATP一对引物DNA聚合酶DNA的两条链为模板拓展：PCR的条件不需要解旋酶，怎样实现解旋？

加热使DNA变性，破坏氢键，双链打开，变为单链。降温重新形成氢键，自动复性。当前第26页\共有67页\编于星期三\13点

引物(primer)：在DNA复制时，DNA聚合酶不能从头开始复制，必须有一小段单链DNA或RNA，作为每个多核苷酸链延伸的出发点。5/3/G—GT—C3/5/A—GC—C5/3/引物ⅡG—G5/3/A—G引物Ⅰ前提：一段已知核苷酸序列的目的基因根据这一序列来合成引物。当前第27页\共有67页\编于星期三\13点G—GT—CA—GC—C引物ⅡG—GA—G引物Ⅰ变性：加热至90～95℃双链DNA解链成为单链DNA退火：冷却至55～60℃部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合延伸：加热至70～75℃以目的基因为模板，合成互补的新DNA链当前第28页\共有67页\编于星期三\13点利用PCR技术扩增目的基因当前第29页\共有67页\编于星期三\13点

以上过程都可以在自动化控制的PCR扩增仪内进行，非常方便快速。当前第30页\共有67页\编于星期三\13点PCR技术DNA复制相同点原理DNA复制(碱基互补配对)原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶、原料、引物不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制(PCR扩增仪)主要在细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)细胞内含有的DNA聚合酶结果在短时间内形成大量的DNA片段形成整个DNA分子思考：PCR技术和细胞DNA复制的不同点有哪些？当前第31页\共有67页\编于星期三\13点目的基因的mRNA单链DNA双链DNA(即目的基因)逆转录合成1）逆转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，逆转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因推测推测化学合成2）化学合成法

——根据已知的氨基酸序列合成DNA法2.人工合成当前第32页\共有67页\编于星期三\13点上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？优点缺点鸟枪法反转录法根据已知氨基酸合成DNA法操作简便广泛使用工作量大，盲目，分离出来的有时并非一个基因专一性强操作过程麻烦，mRNA很不稳定，要求的技术条件较高专一性最强仅限于合成核苷酸对较少的简单基因当前第33页\共有67页\编于星期三\13点二、重组载体的构建——核心质粒DNA分子一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种限制酶思考：以上过程属于可遗传变异中的哪一种形式？

目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。当前第34页\共有67页\编于星期三\13点

科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端)，导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果长成的植株，有了抗虫能力。资料:当前第35页\共有67页\编于星期三\13点思考：根据刚才的资料，基因表达载体应该由哪些部分组成？思考：启动子与起始密码子，终止子与终止密码子是同一概念吗？思考：标记基因是什么作用？当前第36页\共有67页\编于星期三\13点思考：作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？2、构建过程复制原点目的基因启动子终止子标记基因等1、基因表达载体的组成想一想：其中有两个DNA片段连接形成的的产物有几种？当前第37页\共有67页\编于星期三\13点①载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构②用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到DNA连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。注意当前第38页\共有67页\编于星期三\13点重组载体的转化和筛选转化方法：基因枪法、显微注射法和花粉管通道法。

返回转化-----将目的基因导入受体细胞三、当前第39页\共有67页\编于星期三\13点1、导入植物细胞①农杆菌转化法:表达载体导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞②基因枪法③花粉管通道法当前第40页\共有67页\编于星期三\13点显微注射法：将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中2、导入动物细胞当前第41页\共有67页\编于星期三\13点3、导入微生物细胞①原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少用Ca2+处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子②方法：Ca2+处理增大细胞壁通透性当前第42页\共有67页\编于星期三\13点筛选：利用载体上的标记基因，借助选择培养基进行筛选。将目的基因导入受体细胞有表达产物(导入）无表达产物（未导入）选择培养基（载体标记基因）返回当前第43页\共有67页\编于星期三\13点

提醒

①唯一不涉及到碱基互补配对的操作步骤。②微生物做受体细胞主要是个体微小,代谢旺盛,

繁殖速度快,获得目的基因产物多。③植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。

当前第44页\共有67页\编于星期三\13点对位训练4.下列有关基因工程技术的叙述,正确的是（）

A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体

B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列

C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快

D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达C当前第45页\共有67页\编于星期三\13点四、目的基因的表达与鉴定1、分子水平的检测：分子杂交技术①检测是否插入目的基因②检测是否转录出mRNADNA分子杂交技术③检测目的基因是否翻译成蛋白质当前第46页\共有67页\编于星期三\13点例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。2、还可以进行个体水平的鉴定依据其性状进行检测如：抗虫或抗病的接种实验当前第47页\共有67页\编于星期三\13点对位训练1.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过鉴定与检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是 ()①检测受体细胞中是否有目的基因②检测受体细胞中是否有致病基因③检测目的基因是否转

录出了mRNA④检测目的基因是否翻译成蛋白质

A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④C当前第48页\共有67页\编于星期三\13点5.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 （）

A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因

B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列

D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白D当前第49页\共有67页\编于星期三\13点

胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出人的胰岛素，想一想，如何设计？

尝试设计

当前第50页\共有67页\编于星期三\13点1.下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是 当前第51页\共有67页\编于星期三\13点2、下列属于获取目的基因的方法的是()①利用mRNA反转录形成②从基因组文库中提取③从受体细胞中提取④利用PCR技术⑤利用DNA转录 ⑥人工合成A.①②③⑤B.①②⑤⑥C.①②③④D.①②④⑥3.有关基因工程的叙述正确的是A．限制酶只在获得目的基因时才用B．重组质粒的形成是在细胞内完成的C．质粒都可作为运载体D．蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料当前第52页\共有67页\编于星期三\13点4.目的基因与运载体结合所需要的条件有()

①同一种限制酶②具有抗性基因的质粒③RNA聚合酶④目的基因⑤DNA连接酶⑥四种脱氧核苷酸⑦ATPA.①②③④⑤⑥⑦B.①②④⑤⑥⑦

C.①②③④⑤D.①②④⑤⑦当前第53页\共有67页\编于星期三\13点1）以下说法正确的是（）

A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B、质粒是基因工程中唯一的运载体

C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习当前第54页\共有67页\编于星期三\13点2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是

A、能复制（）

B、有多个限制酶切点

C、具有标记基因

D、它是环状DNAD练习当前第55页\共有67页\编于星期三\13点3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）

A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来

B、限制性内切酶用于目的基因的获得

C、目的基因须由运载体导入受体细胞

D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A练习当前第56页\共有67页\编于星期三\13点4）有关基因工程的叙述正确的是（）

A、限制酶只在获得目的基因时才用

B、重组质粒的形成在细胞内完成

C、质粒都可作为运载体

D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D练习当前第57页\共有67页\编于星期三\13点2.科学家通过基因工程的方法，能使大肠杆菌产生人的胰岛素。以下叙述错误的是 （）

A.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粒

B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达

C.DNA连接酶和限制性核酸内切酶都是构建重组质粒必需的工具酶

D.目的基因的检测与鉴定表达过程中没有发生碱基互补配对D当前第58页\共有67页\编于星期三\13点

胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出人的胰岛素，想一想，如何设计？

尝试设计

当前第59页\共有67页\编于星期三\13点

拓展提升

DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA

连接酶DNA

聚合酶作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需模板不需要需要连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3′端的羟基上