基因工程的基本工具

1、從以下敘述的事實(shí)中你能得到什么結(jié)論？ 人的-珠蛋白的基因中，外顯子的堿基對(duì)在整個(gè)基因堿基對(duì)中所占的比例為(1463)1 700100%=26%。 人的凝血因子的基因中，外顯子的堿基對(duì)在整個(gè)基因中所占的比例為(2 5523)186 000100%=4,在真核細(xì)胞中，不同基因的編碼序列(或非編碼序列)，在各自基因中所占的比例是不同的,在真核細(xì)胞中，編碼序列在整個(gè)基因中所占比例較少，而非編碼序列所占的比例較大。體現(xiàn)了真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)及其功能的復(fù)雜性,復(fù)習(xí)鞏固,真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)在遺傳學(xué)上通常將能編碼蛋白質(zhì)的基因稱為結(jié)構(gòu)基因。真核生物的結(jié)構(gòu)基因是斷裂的基因。一個(gè)斷裂基因能夠含有若干段編碼序列，這些可以

2、編碼的序列稱為外顯子。在兩個(gè)外顯子之間被一段不編碼的間隔序列隔開，這些間隔序列稱為內(nèi)含子。每個(gè)斷裂基因在第一個(gè)和最后一個(gè)外顯子的外側(cè)各有一段非編碼區(qū)，有人稱其為側(cè)翼序列。在側(cè)翼序列上有一系列調(diào)控序列(圖3-3)，主要包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、終止子等,真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖,人類基因組計(jì)劃主要內(nèi)容包括繪制人類基因組的4張圖，即遺傳(連鎖)圖、物理圖、DNA序列圖和轉(zhuǎn)錄圖： (1)遺傳圖遺傳圖是指基因或DNA標(biāo)記(如多肽性遺傳標(biāo)記)在染色體上以遺傳距離表示相對(duì)位置的圖，又稱為連鎖圖。 (2)物理圖物理圖指表示DNA序列上DNA標(biāo)記之間實(shí)際距離的圖。 (3)序列圖序列圖是指整個(gè)人類基因組的核苷酸序列圖，

3、也是最詳盡的物理圖。 (4)轉(zhuǎn)錄圖 在整個(gè)人類基因組中，只有1%5%的DNA序列為編碼序列。即可轉(zhuǎn)錄部分。所以，一張人類基因組的轉(zhuǎn)錄圖(也稱cDNA圖或表達(dá)序列圖)才是人類基因圖的雛形,基因工程的基本工具,09年12月24日,定向基因改造設(shè)想,設(shè)想,蘇云金芽孢桿菌能產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)，使棉花害蟲致死,經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)基因工程,將蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因移植到棉花的細(xì)胞中，使棉花具有抗蟲害的作用,可以編碼蛋白質(zhì),目的基因,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程（基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù),2、原理：基因重組,3、研究水平：分子水平,1、概念,在生物體外

4、，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物的方法。它能定向改造生物的遺傳性狀,將抗蟲基因移植到棉花的細(xì)胞中，使棉花具有抗蟲害的作用。假如你作為一名研究者來完成這一項(xiàng)工作，那么你會(huì)遇到哪些困難或需要解決哪些問題呢,1、如何將抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌的DNA上切割下來？ 2、如何將抗蟲基因送入棉花細(xì)胞中,想一想,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程的概念,原理：基因重組,研究水平：分子水平,二、基因操作的工具,1、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶,G A A T T C,C T T A A

5、G,例如：從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的一種限制性內(nèi)切酶,黏性末端,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程的概念,原理：基因重組,研究水平：分子水平,二、基因操作的工具,1、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶,各種限制酶能識(shí)別和切割不同的序列， 即具有專一性,1、要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端,思考,要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端,2、如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會(huì)怎樣呢,會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端,3、要把這兩個(gè)DNA分子片段連接成一個(gè)DNA分子，應(yīng)如何處理,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程的概念,原理：基因重組,研究水平：分子水平,二、基因操作的工具,1、基因的剪刀

6、限制性內(nèi)切酶,具有專一性,2、基因的針線DNA連接酶,思考： DNA連接酶催化的是DNA結(jié)構(gòu)中的哪根化學(xué)鍵,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程的概念,原理：基因重組,研究水平：分子水平,二、基因操作的工具,1、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶,具有專一性,2、基因的針線DNA連接酶,使前一個(gè)脫氧核苷酸鏈的脫氧核糖和下一個(gè)脫氧 核苷酸鏈的磷酸連接起來,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程的概念,原理：基因重組,研究水平：分子水平,二、基因操作的工具,1、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶,具有專一性,2、基因的針線DNA連接酶,3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,例大腸桿菌的質(zhì)粒,大腸桿菌的質(zhì)粒，其中含有抗藥基因，如四環(huán)素的標(biāo)記基因

7、。質(zhì)粒的存在與否對(duì)宿主細(xì)胞生存沒有決定性作用，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)成,基因工程的基本內(nèi)容,一、基因工程的概念,原理：基因重組,研究水平：分子水平,二、基因操作的工具,1、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶,具有專一性,2、基因的針線DNA連接酶,3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,運(yùn)載體必須具備的特點(diǎn),能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。 具有某些標(biāo)記基因,1）質(zhì)粒 2）噬菌體和動(dòng)植物病毒,常用的運(yùn)載體主要有,思考,1、只有原核生物才具有質(zhì)粒嗎？ 2、質(zhì)粒都是環(huán)狀DNA分子，對(duì)不,質(zhì)粒一般存在原核細(xì)胞體內(nèi)，但是真核細(xì)胞也有，比如酵母菌。酵母菌的質(zhì)粒存在于細(xì)胞質(zhì)中。 1、目前已普遍認(rèn)為質(zhì)粒僅指細(xì)菌、酵母和放線菌等生物中染色體以外的單純DNA分子；2、某些質(zhì)粒既能獨(dú)立存在于細(xì)胞中，又能整合到染色體上，這種質(zhì)粒則稱為附加體；3、大部分質(zhì)粒獨(dú)立于染色體而復(fù)制、轉(zhuǎn)移，并且決定細(xì)菌的某些性狀，其遺傳具有類似細(xì)胞質(zhì)遺傳的特征,例：以下說法正確的是 A、所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷 酸序列 B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體 C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多 個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與