生物專題1基因工程課件新人教版選修

生物專題1基因工程課件新人教版選修第1頁/共34頁基因操作的基本工具

基因的剪刀（分子手術(shù)刀）

——限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）

基因的針線（分子縫合針）

——DNA連接酶

基因的運輸工具（分子運輸車）

——運載體第2頁/共34頁（1）限制酶

①分布：②作用特點:

③結(jié)果：

④舉例：

與我們學過的DNA酶相同嗎？識別序列的特點作用是什么兩者的區(qū)別這兩種酶切的特點切斷的是什么鍵主要在原核生物中。專一性，識別特定核苷酸序列，切割特定切點。產(chǎn)生黏性未端或平末端EcoR1限制酶、Sma1限制酶

第3頁/共34頁限制酶的識別特點1、DNA兩條鏈分別識別，識別序列相同但識別方向相反。

如：-----GAA

TTC-----

-----CCCGGG----------CTT

AAG-----

-----GGGCCC-----酶甲切割酶乙切割2、不同限制酶的識別序列、切割位點不同。第4頁/共34頁兩種不同的末端GAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCCGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC黏性末端平末端第5頁/共34頁（2）DNA連接酶

①連接的部位：磷酸和脫氧核糖之間的鍵：磷酸二酯鍵（梯子的扶手）②結(jié)果：使兩個相同的未端的連接。③舉例：E·coliDNA連接酶

T4DNA連接酶

與DNA聚合酶相同嗎二者在性質(zhì)上的區(qū)別第6頁/共34頁DNA分子的切割與連接第7頁/共34頁（3）運載體

①作用：將外源基因送入受體細胞。

②具備的條件：能在宿主細胞內(nèi)復制，并穩(wěn)定地保存。

具有多個限制酶切點。

具有某些標記基因?qū)κ荏w細胞無害

③舉例：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。

為什么要具備這些條件第8頁/共34頁1.2基因工程的基本操作程序為什么要獲得目的基因為什么要把目的基因與載體結(jié)合受體細胞是指什么為什么要進行檢測第9頁/共34頁第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。第10頁/共34頁基因文庫的構(gòu)建模式圖通過對受體菌的培養(yǎng)而儲存基因第11頁/共34頁編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游RNA聚合酶結(jié)合位點RNA聚合酶結(jié)合位點編碼蛋白質(zhì)調(diào)控調(diào)控原核細胞真核細胞真核細胞第12頁/共34頁第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA

PCR:聚合酶鏈式反應(yīng).是以DNA變性、復制的某些特性為原理設(shè)計的.

前提條件是必須對目的基因有一定的了解，需要設(shè)計引物。

第13頁/共34頁PCR原理圖

第14頁/共34頁PCR的過程（1）以DNA片段作模板，在90℃高溫下，分開成為單鏈DNA。

（2）以DNA小段寡聚核苷酸做引物，在50℃的溫度下，找到可以配對的正鏈和負鏈，形成互補結(jié)合（3）在70℃高溫下，合成一條與模板DNA單鏈（正鏈或負鏈）互補結(jié)合的DNA新鏈。

（4）以上三個步驟周而復始，即反應(yīng)體系的溫度從90oC-50oC-75oC，目的基因的量不斷增加反應(yīng)體系中經(jīng)歷：變性——淬火——合成——重復。結(jié)果：目的基因的量成指數(shù)形式擴增（2n)高溫的作用是？引物是怎樣獲得的？四種脫氧核苷三磷酸（4XdNTP)酶高溫DNA聚合酶（Taq酶），原料第15頁/共34頁第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA

3.mRNA差異顯示法獲得目的基因（反轉(zhuǎn)錄）第16頁/共34頁由mRNA反轉(zhuǎn)錄形成cDNAmRNADNA單鏈

DNA單鏈RNA–DNA雜交分子RNA–DNA雜交分子單鏈DNA單鏈DNA雙鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄使RNA降解復制核酸酶H??形成氫鍵第17頁/共34頁第一步：獲取目的基因

方法：

1.從基因文庫中獲取目的基因。2.利用PCR技術(shù)合成DNA3.采用DNA合成儀人工合成長度不是很大的DNA片段。

第18頁/共34頁第二步：基因表達載體的構(gòu)建核心目的基因與載體結(jié)合成為重組基因需要哪兩種工具第19頁/共34頁總結(jié)：表達載體需由哪幾部分組成復制原點啟動子目的基因終止子標記基因它們的作用是？第20頁/共34頁第三步：將目的基因?qū)胧荏w細胞

將目的基因?qū)胫参锛毎麑⒛康幕驅(qū)雱游锛毎麑⒛康幕驅(qū)胛⑸锛毎裁唇修D(zhuǎn)化常用的轉(zhuǎn)化方法有哪些？具體過程？第21頁/共34頁第四步：目的基因的檢測與鑒定首先：其次：最后：還要：檢測與鑒定哪些環(huán)節(jié)具體方法？第22頁/共34頁DNA分子雜交技術(shù)基因探針：核酸分子探針是指特定的已知核酸片段，能與互補核酸序列退火雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測。滿足：（1）必須是單鏈，（2）帶有容易被檢測出來的標記物。第23頁/共34頁1、3基因工程的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因來源抗蟲植物Bt毒蛋白基因蘇云金芽胞桿菌（如：抗蟲蛋白酶抑制劑基因植物棉）淀粉酶抑制劑基因植物凝集素基因抗病植物病毒外殼蛋白基因（如：轉(zhuǎn)基病毒的復制酶基因因煙草）幾丁質(zhì)酶基因請繼續(xù)把表格完成第24頁/共34頁抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗凍蛋白基因魚抗除草劑基因轉(zhuǎn)基因玉米富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)基因延熟番茄控制番茄果實成熟的基因轉(zhuǎn)基因矮牽牛植物花青素代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因鯉魚外源生長激素基因人轉(zhuǎn)基因牛腸乳糖酶基因人轉(zhuǎn)基因牛（羊）抗凝血酶基因、血清白蛋白基因、生長激素基因、a-抗胰蛋白酶轉(zhuǎn)基因煙草發(fā)光基因螢火蟲第25頁/共34頁工程菌細胞因子、抗體、疫苗、激素、白細胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗基因治療腺苷酸脫氨酶基因功能正常的基因反義基因自殺基因器官移植的供體動物被導入某種調(diào)節(jié)因子的器官供體基因組第26頁/共34頁1、4蛋白質(zhì)工程的崛起蛋白質(zhì)工程的概念是研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，然后人為地設(shè)計一個新蛋白質(zhì)，并按這個設(shè)計的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)去改變其基因結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)。

或者從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系出發(fā)，定向地改造天然蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，特別是對功能基因的修飾，也可以制造新型的蛋白質(zhì)。第27頁/共34頁一、蛋白質(zhì)的改造干擾素在體外保存困難玉米中賴氨酸含量比較低將分子中的一個半胱氨酸轉(zhuǎn)變成絲氨酸第104位的天冬酰胺變成異亮氨酸第352位的蘇氨酸變成異亮氨酸解除賴氨酸對酶活性的限制賴氨酸天冬氨酸激酶二氫吡啶二羧酸合成酶第28頁/共34頁二、蛋白質(zhì)工程的基本原理天然蛋白質(zhì)的合成過程時怎樣的？遵循中心法則，并需經(jīng)過高級空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變第29頁/共34頁蛋白質(zhì)工程的途徑預期蛋白質(zhì)功能設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列相應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）投入生產(chǎn)依賴于什么工程根據(jù)什么預期包括哪些方面的結(jié)構(gòu)依據(jù)是什么第30頁/共34頁討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。有多少種？（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？第31頁/共34頁第32頁/共34頁（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。有多少種？（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DN