基因工程(浙版老師).ppt

1、下面是DNA分子平面圖，說出圖中111的名稱。,1. 胞嘧啶 2. 腺嘌呤 3. 鳥嘌呤 4. 胸腺嘧啶 5. 脫氧核糖 6. 磷酸 7.脫氧核苷酸 8. 堿基對(duì) 9. 氫鍵 10. 一條脫氧核苷酸鏈 11.磷酸二酯鍵,11,什么叫基因工程？,把一種生物的遺傳物質(zhì)DNA（目的基因）移到另一種生物的細(xì)胞中去，并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中表達(dá)。 2.基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子，因此，早期也將基因工程稱為重組DNA技術(shù),第一章 基因工程,原理：基因重組,操作水平：DNA分子水平,結(jié)果：定向地改造生物的遺傳性狀， 獲得人類所需要的品種。,第一節(jié) 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生,基因

2、工程的理論基礎(chǔ)： 1.DNA是細(xì)胞生物的遺傳物質(zhì) 2.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 3.遺傳信息傳遞方式,基因工程的技術(shù)保障基因工程的工具 1.(DNA分子剪刀）限制性核酸內(nèi)切酶 2.(DNA分子縫合針）DNA連接酶 3.(DNA分子運(yùn)輸車） 質(zhì)粒與病毒,一.限制性核酸內(nèi)切酶 （約4000種) 1.高度特異性的酶 某種該酶只能識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特殊核苷酸序列， 只能把特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。,2.來源：主要來自微生物， 如大腸桿菌,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.要想獲得某個(gè)

3、特定性狀的基因, 必須要用 限制酶切_個(gè)切口, 可產(chǎn)生_個(gè)黏性末端.,2,4,2.把兩種不同的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，然后讓兩者的黏性末端黏合起來， 就可以合成重組的DNA分子了。,二.DNA連接酶,1.作用：將互補(bǔ)配對(duì)（或相同）的兩個(gè)粘性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子,2.DNA連接酶的作用位點(diǎn)是： 相鄰的兩個(gè)脫氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯鍵。,產(chǎn)生4個(gè)磷酸二酯鍵, 把目的基因與運(yùn)載體連接起來,目的基因,運(yùn)載體,DNA切斷為2片段,切斷的DNA縫合起來,DNA斷裂為單個(gè)脫氧核苷酸,單個(gè)脫氧核苷酸連接為DNA,斷開DNA的2條鏈的氫鍵,切斷

4、2個(gè)磷酸二酯鍵,產(chǎn)生2個(gè)磷酸二酯鍵,斷開所有 磷酸二酯鍵,產(chǎn)生許多磷酸二酯鍵,堿基對(duì)之間的氫鍵,幾種酶的比較,三.基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,標(biāo)記基因，便于篩選。,2.質(zhì)粒: 能夠自主復(fù)制的 雙鏈環(huán)狀DNA分子. 在細(xì)菌和酵母菌中, 位于細(xì)胞溶膠，染色體之外 質(zhì)粒含抗生素抗性基因（如四環(huán)素抗性基因）， 便于篩選,1.運(yùn)載體種類:_,質(zhì)粒；噬菌體；動(dòng)植物病毒,質(zhì)粒,DNA分子,同種 限制酶剪切,兩個(gè)切口 獲得目的基因,DNA連接酶,重組DNA分子（重組質(zhì)粒）,一個(gè)切口 兩個(gè)黏性末端,DNA重組技術(shù)的三件工具： 限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、 載體（如：質(zhì)粒）。,同種限制 性內(nèi)切酶,同種限制性內(nèi)切酶,2（

5、組）重組DNA的形成,3（導(dǎo)）重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞,4（篩）篩選含目的基因的受體細(xì)胞,第二節(jié) 基因工程的原理和技術(shù)原理,基因工程原理：_,讓目的基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá),什么是目的基因？ 人們需要的感興趣的基因，如抗蟲基因、抗病基因、抗除草劑基因、人胰島素基因、人干擾素基因等。,5（達(dá)）目的基因表達(dá),1（獲）目的基因的獲得,基因工程的基本操作步驟：,第一步.獲得目的基因,化學(xué)方法合成目的基因，如胰島素基因,從基因文庫中尋找,目的基因的序列是已知的,聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）擴(kuò)增目的基因,目的基因的序列是未知的:,供體生物全部DNA,限制性核酸內(nèi)切酶,所有基因(包括目的基因）,與載體連接導(dǎo)入,受

6、體菌群體,基因文庫,從基因文庫中 尋找目的基因,第二步.形成重組DNA分子 (核心）,質(zhì)粒,目的基因,同種限制性核酸內(nèi)切酶處理,兩個(gè)切口 獲得目的基因,DNA連接酶,重組DNA分子（重組質(zhì)粒）,一個(gè)切口 兩個(gè)黏性末端,受體細(xì)胞(如大腸桿菌) 氯化鈣處理 細(xì)胞壁的通透性增大 重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞 目的基因隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制,2.將重組DNA導(dǎo)入細(xì)菌,第三步.將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞,1.常用的受體細(xì)胞:,大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、 酵母菌、動(dòng)植物細(xì)胞等。,質(zhì)粒,3.將重組DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞,目的 基因,組織培養(yǎng),4.重組DNA導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞,受體細(xì)胞 （鼠受精卵）,目的基因 （人生長(zhǎng)

7、激素基因）,普通鼠（對(duì)照）,巨型鼠,為什么把目的基因注入動(dòng)物受精卵？,答：可使動(dòng)物的每個(gè)細(xì)胞都含目的基因。,第四步.篩選含有目的基因受體細(xì)胞 可以通過檢測(cè)標(biāo)記基因的有無，判斷目的基因是否導(dǎo)入。 篩選原理：質(zhì)粒上有標(biāo)記基因 篩選方法：利用選擇培養(yǎng)基篩選 如：重組DNA分子，由具有青霉素抗性基因的質(zhì)粒和目的基因組合形成，則可檢測(cè)受體細(xì)胞是否具有青霉素抗性，判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。,2.表達(dá)成功的標(biāo)志：,第五步：目的基因的表達(dá),是否有目的基因表達(dá)的產(chǎn)物； 能否表現(xiàn)特定的性狀,1.經(jīng)過第四步篩選，受體細(xì)胞已經(jīng)含有目的基因，但是目的基因在受體細(xì)胞中可能不表達(dá)。,舉例： 轉(zhuǎn)入了人胰島素原基因的大腸桿

8、菌，可以合成人胰島素原 是否有目的基因表達(dá)的產(chǎn)物 轉(zhuǎn)入了抗蟲基因的抗蟲棉，能否抗蟲 能否表現(xiàn)特定的性狀,觀看抗蟲棉視頻,基因操作的基本步驟示意圖,基因工程說明哪些問題?,1.不同的基因能拼接在一起，說明了基因都具有 雙鏈結(jié)構(gòu)，都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成。,2.一種生物的基因在另一種生物體內(nèi)能夠表達(dá)，而不影響其他基因的表達(dá)，這說明基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，具有一定的獨(dú)立性，同時(shí)可以說明各種生物共用一套遺傳密碼。,1.限制性核酸內(nèi)切酶的作用實(shí)際上就是把DNA上某些化學(xué)鍵打斷，如一種能對(duì)GAATTC專一識(shí)別的限制性核酸內(nèi)切酶，打斷的化學(xué)鍵是： AG與A之間的鍵BG與C之間的鍵 CA與T之間的鍵 D

9、磷酸與脫氧核糖之間的鍵 2.下列DNA連接酶的作用敘述正確的是() ADNA連接酶的基本組成單位是脫氧核苷酸 B將單個(gè)核苷酸加到DNA片段的骨架上連接起來，重新形成磷酸二酯鍵 C連接DNA鏈上堿基之間的氫鍵 D將斷開的兩個(gè)DNA片段的骨架連接起來，重新形成磷酸二酯鍵,D,D,3.質(zhì)粒是基因工程常用的載體，它的特點(diǎn)是() 能自主復(fù)制不能復(fù)制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 單鏈DNA 環(huán)狀DNA含有標(biāo)記基因 AB C D 4.質(zhì)粒之所以能做基因工程的運(yùn)載體，是由于它 A含蛋白質(zhì)，從而能完成生命活動(dòng) B能自我復(fù)制，保持連續(xù)性 C是RNA，能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 D具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，能攜帶目的基因,A,B,5.用基因工程技術(shù)可使大

10、腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。 下列敘述不正確的是 A常用相同的限制性內(nèi)切酶處理的基因和質(zhì)粒 BDNA連接酶和 RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)D導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) 6.下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是 A 限制性內(nèi)切酶的切口一定是GAATTC堿基序列. B 一種限制性內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列. C 目的基因就是指DNA質(zhì)粒. D 只要檢測(cè)出受體含有目的基因，目的基因就一定能成功地進(jìn)行表達(dá).,B,B,7.基因工程又叫基因拼接技術(shù)。 (1)在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的 途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的 為模

11、板， _成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成 _ (2)基因工程的受體細(xì)胞有細(xì)菌、真菌、_。 (3)假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，并以同一種限制性內(nèi)切酶切割運(yùn)載體與目的基因，將切割后的運(yùn)載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連接產(chǎn)物至少有 種環(huán)狀DNA分子，它們分別 是 。,信使RNA,逆轉(zhuǎn)錄,雙鏈DNA(目的基因),動(dòng)植物細(xì)胞,3,運(yùn)載體自連的; 目的基因片段自連的; 運(yùn)載體與目的基因片段相連的環(huán)狀DNA分子,8.甲、乙兩圖表示從細(xì)菌細(xì)胞中獲取目的基因的兩種 方法。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A甲方法可建立該細(xì)菌的基因文庫 B乙方法可用于人工合成基因 C甲方法要以脫氧核苷酸為原料 D乙

12、方法需要逆轉(zhuǎn)錄酶參與,C,9如圖是用基因工程技術(shù)培育抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因棉花過程，下列有關(guān)該過程敘述錯(cuò)誤的是() A抗蟲基因的表達(dá)產(chǎn)物為多肽 B抗蟲基因的插入一般不會(huì)改變受體細(xì)胞的染色體結(jié)構(gòu) C受體細(xì)胞除去細(xì)胞壁更利于基因的導(dǎo)入 D通過Ti質(zhì)粒上的抗性基因篩選試管苗,D,第三節(jié) 基因工程的應(yīng)用,應(yīng)用要點(diǎn),基因工程與遺傳育種,轉(zhuǎn)基因植物,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,基因工程與疾病治療,基因工程藥物,基因治療,基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù),難以雜交,抗害蟲,2轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 (1)含義：轉(zhuǎn)入了_的動(dòng)物。 (2)培育優(yōu)點(diǎn)：省時(shí)、省力。 (3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物優(yōu)良性狀舉例 _的轉(zhuǎn)基因鼠、魚和豬。 有抗病能力的轉(zhuǎn)基因雞和牛等。,外源基因,

13、生長(zhǎng)速度加快,思考感悟 轉(zhuǎn)基因技術(shù)育種克服了傳統(tǒng)育種時(shí)間長(zhǎng)、遠(yuǎn)緣親本難以雜交的缺陷。對(duì)嗎？ 【提示】對(duì)?；蚬こ逃N只需用一年時(shí)間，并且可以在不同的物種之間進(jìn)行。,二、基因工程與疾病治療 1基因工程藥物,蛋白質(zhì),胰腺,糖蛋白,血液,酵母菌,2.基因治療 (1)含義：向目標(biāo)細(xì)胞中_的基因，以_基因的缺陷，達(dá)到治療的目的。 思考：基因治療是指正?；?qū)肽繕?biāo)細(xì)胞中，糾正或補(bǔ)償基因缺陷，通過基因表達(dá)出正常蛋白質(zhì)從而達(dá)到治療的目的，并非是替換基因。對(duì)嗎？,引入正常功能,糾正或補(bǔ)償,對(duì),(2)實(shí)例 1990年，美國(guó)首例重度_基因治療成功。 1991年，我國(guó)首例_基因治療也獲得滿意結(jié)果。 三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù) 1利用細(xì)菌發(fā)酵和轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)聚羥基烷酯，用于合成可降解的_。 2改造分解石油的細(xì)菌，提高其分解石油的能力。 3利用轉(zhuǎn)基因微生物吸收環(huán)境中的_，降解有毒化合物和處理工業(yè)廢水。,免疫缺陷癥,B型血友病,新型塑料,重金屬,我國(guó)科學(xué)家已成功運(yùn)用基因工程技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞并表達(dá)，培育出了抗蟲棉。下列有關(guān)敘述中不正確的是() A抗蟲基因在棉花細(xì)胞的表達(dá)要依賴于堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 B重組DNA分子中一個(gè)堿基對(duì)改變，不一定導(dǎo)致毒蛋白的毒性喪失