广东汕头 基因工程专题[下学期]

课件55张PPT。基因工程基因工程　　在生物体外，通过对DNA分子进行人工剪切、拼接，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体内表达，创造出人们需要的生物类型，产生出人类所需要的基因产物。（DNA重组技术）1 概念DNA人体细胞DNA质粒细菌细胞控制产生胰岛素的基因片段限制酶限制酶胰岛素利用生物工程获得胰岛素12 是指按照人类的意愿，把一种生物的某种基因提取出来,在体外加以修饰改造，然后转入另一种生物的细胞内里，定向改造生物的遗传性状。基因工程1 概念2 理论和技术基础基因工程生物遗传物质绝大多数生物的遗传物质是DNA基因是控制生物遗传性状的基本单位DNA的分子结构双螺旋结构；碱基互补配对原则中心法则的发现和完善遗传密码的破译所有生物共用一套遗传密码DNA重组技术的基本工具的发现PCR技术的发明2 理论和技术基础基因工程3 实质基因重组4 意义:定向改造生物的遗传性状5 基本工具限制性核酸内切酶DNA连接酶运输工具1.1 DNA重组技术的基本工具一 限制性核酸内切酶“分子手术刀”举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序
列，并在G和A之间切开。功能：能够识别特定的核苷酸序列(6个或4 5 8)使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二脂键断开1.1 DNA重组技术的基本工具一 限制性核酸内切酶“分子手术刀”分布：特点：结果主要在微生物中4000多种切割DNA分子位置产生黏性未端EcoRI两个核苷酸之间的磷酸二脂键产生平未端SmaI专一性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。特定核苷酸序列中心轴线反向对称二 DNA连接酶将两条DNA链连接起来的酶连接的部位：“分子缝合线”作用恢复被限制酶切开的磷酸二脂键磷酸二酯键，不是氢键二 DNA连接酶类型“分子缝合线”连接黏性未端连接平未端E.Coli DNA连接酶T4 DNA连接酶与DNA聚合酶区别抗菌素抗性基因（标记基因）控制质粒DNA转移的基因三 基因的进入受体细胞的载体“分子运输车”三 基因的进入受体细胞的载体种类：作用：将外源基因送入受体细胞条件：“分子运输车”能在宿主细胞内复制并稳定地保存具有多个限制酶切点具有某些标记基因质粒（最常用的运载体）噬菌体和动植物病毒。基因工程DNA重组技术 概念1.1 DNA重组技术的基本工具一 限制性核酸内切酶二 DNA连接酶三 基因的进入受体细胞的载体下列黏性末端属于同一限制酶切割的是（ ）(1)-T-C-G-
-A-G-C-T-T-A-A-(2)-C-A-
-A-T-T-C-C-A-(3)-A-A-T-T-C-
-G-(3)-A-G-C-T-C-
-A-G-练习限制酶I的识别位点和切点是－G’GATCC－,限制酶II的识别位点和切点－’GATC－。在质粒上有限制酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有一个限制酶II的切点请画出质粒被限制酶I切开后所形成的黏性末端请画出目的基因被限制酶II切开后所形成的黏性末端在DNA连接酶的作用下，上述两种不同的限制酶切割后所形成的黏性末端能否连接起来？为什么？请画出质粒被限制酶I切开后所形成的黏性末端目的基因练习38.应激性 C.D A.D 浓度大小 不同器官
较低 过高39.细胞 外正内负 外负内正 突触前
神经递质 突触后 蛋白质(受体)
线粒体内 有氧呼吸38.D A D C D D B D D C
A C C C D B D D D A
D D C B D D A D D D
C B D A C D B C 1.2基因工程的基本操作程序一 目的基因的获取二 基因表达载体的构建三 将目的基因导入受体细胞四 目的基因的检测和鉴定一 目的基因的获取一) 目的基因1.概念编码蛋白质的结构基因基因工程操作中需要的外源基因基因是具有遗传效应的DNA片断；是控制性状的遗传物质的基本单位2.例如抗逆性基因抗虫基因与生物药物相关基因胰岛素基因一 目的基因的获取二).目的基因获取方法1.从基因文库中获取2.利用PCR技术扩增目的基因3.人工合成目的基因一 目的基因的获取二).目的基因获取方法1.从基因文库中获取1).基因文库概念 将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因种类基因组文库部分基因文库含某种生物的所有基因的文库含某种生物的部分基因的文库cDNA文库一 目的基因的获取二).目的基因获取方法1.从基因文库中获取2).获取方法根据基因相关信息，获取目的基因一 目的基因的获取二).目的基因获取方法2.利用PCR技术扩增目的基因1）概念利用DNA复制原理,将基因的核苷酸序列不断地加以复制,使其数量呈指数方式增加2）前提条件有一段已知的目的基因的核苷酸序列3）基本过程一 目的基因的获取二).目的基因获取方法2.利用PCR技术扩增目的基因3）基本过程合成引物单链DNA引物与DNA单链相应互补序列结合从引物起始进行互补链合成互补链延伸，直到完成该基因片段如此重复循环目的基因DNA受热一 目的基因的获取二).目的基因获取方法3.人工合成目的基因1）基本过程蛋白质中氨基酸的序列mRNA中的碱基序列DNA中碱基本序列目的基因推测推测化学合成2）优点专一性强； 可合成自然界不存在的基因3）适用范围结构简单、较小的基因编码区非编码区非编码区调控遗传信息的表达
(调控序列)二 基因表达载体的构建1 操作目的使目的基因在受体细胞中稳定存在;可以遗传给下代
能够表达二 基因表达载体的构建1 操作目的使目的基因在受体细胞中稳定存在;可以遗传给下代
能够表达2 基因表达载体结构目的基因启动子终止子标记基因一段有特殊结构的DNA片段是RNA聚合酶识别和结合的部位位置目的基因的首端的本质功能位置本质功能目的基因的尾端的驱动转录是停止转录的信号用于目的基因的检测和鉴定二 基因表达载体的构建1 操作目的2 基因表达载体3 构建过程方法用同一种限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体用DNA连接酶将经过上步处理的含目的基因的DNA片段和载体拼接在一起4 操作实质重组DNA,即切割和拼接DNA分子三 将目的基因导入受体细胞一） 将目的基因导入植物细胞1 农杆菌转化法获取目的基因1)原理利用农杆菌生理特性2)主要步骤将目的基因接到农杆菌的Ti质粒上将重组Ti质粒转入农杆菌重组Ti质粒将目的基因整合到植物染色体上侵染Ti质粒的T-DNA三 将目的基因导入受体细胞一） 将目的基因导入植物细胞1 农杆菌转化法1)原理2)主要步骤3)优点目的基因得以稳定遗传和表达经济 有效4)局限只适用与双子叶植物三 将目的基因导入受体细胞一） 将目的基因导入植物细胞1 农杆菌转化法2 基因枪法原理3 花粉管通道法成本高利用物理手段将目的基因打入受体细胞适用单子叶植物三 将目的基因导入受体细胞二） 将目的基因导入动物细胞1 方法显微注射技术雌性的输卵管或子宫内2 程序提纯基因表达载体(DNA浓度:1-3ug/mL）取出卵注射受精卵受精移植发育转基因动物三 将目的基因导入受体细胞三）将目的基因导入微生物细胞导入细菌细胞方法感受态细胞吸收重组表达载体受体细菌细胞重组表达载体Ga2+处理感受态细胞溶解一定温度完成转化缓冲液四 目的基因的检测和鉴定1 操作目的检查目的基因是否成功导入并正确表达2 真核细胞的检测分子检测1)检测染色体DNA分子是否插入目的基因DNA分子杂交技术有杂交带无杂交带成功失败2)检测目的基因是否转录出mRNA3)检测目的基因是否翻译成蛋白质抗体－抗原杂交四 目的基因的检测和鉴定1 操作目的检查目的基因是否成功导入并正确表达2 真核细胞的检测分子检测个体检测接种实验产品活性比较3 原核细胞的检测利用标记基因四 目的基因的检测和鉴定受体细菌没有抗生素抗性基因载体质粒有抗四环素和抗青霉素两个抗性基因目的基因结合在抗四环素基因的中间如何检测和筛选出成功导入目的基因的受体细胞？没有导入表达载体细菌导入没有目的基因的表达载体细菌导入目的基因的表达载体细菌加入青霉素再加入四环素1.3基因工程的应用一 植物基因工程硕果累累1 现状2 主要应用方面3 主要成果在农业生产中发展迅速提高抗逆性改良品质利用农作物产生药物一 植物基因工程硕果累累3 主要成果1)抗虫转基因植物杀虫基因成果Bt毒蛋白基因； 蛋白酶抑制基因
淀粉酶抑制基因 植物凝集素基因一 植物基因工程硕果累累3 主要成果2)抗病转基因植物植物病源微生物抗病毒基因病毒外壳蛋白基因病毒复制酶基因 抗真菌基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因 一 植物基因工程硕果累累3 主要成果3)其它抗逆转基因植物耐干旱和盐碱地植物导入调节细胞渗透压基因 耐寒植物导入抗寒基因 抗除草剂植物导入抗除草剂基因一 植物基因工程硕果累累3 主要成果4)利用转基因改良植物品质提高营养价值导入必需氨基酸含量多的蛋白质基因 控制果实成熟期导入调节果实成熟的基因 提高植物观赏价值导入植物花青素代谢有关基因二 动物基因工程前景广阔1 提高动物的生长速度2 改善畜牧产品的品质3 用转基因动物生产药物乳腺生物反应器指进入泌乳期后,其分泌的乳汁含有人类所需药物的转基因动物原理:哺乳动物乳腺生理特性操作过程获取目的基因加特异表达启动子受精卵母体内转基因动物雌性个体主要用途二 动物基因工程前景广阔1 提高动物的生长速度2 改善畜牧产品的品质3 用转基因动物生产药物4 用转基因动物作器官移植供体目前器官移植难题机体免疫排斥培育出没有免疫排斥反应转基因克隆器官三 基因工程药品异军突起四 基因治疗曙光初照概念基本操作程序用于基因治疗的基因种类思考与探索1 不可以，还需要启动子、终止子标记基因等元件目的基因需要启动子和终止子才能再受体细胞内顺利表达因为:标记基因有利于检测目的基因是否导入思考与探索2农杆菌具有趋化性，双子叶植物受伤的组织产生的酚类物质会吸引农杆菌向受伤的组织集中。酚类物质还能使Ti质粒的毒性(Vir)基因活化，导致T-DNA的加工和转移，从而侵染植物细胞。原理:原因:酚类物质在双子叶植物细胞的细胞壁合成的通常不存在单子叶植物中方法:选用合适的农杆菌菌株；
向单子叶植物加趋化物和诱导物思考与探索3不可以糖蛋白含有糖链，糖链是在内质网和高尔基体中加工形成的。而大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此在大肠杆菌中产生糖蛋白是不可能的 普通牵牛花与转基因牵牛花（3）超级动物导入贮藏蛋白基因的超级羊导入人生长激素基因的超级鼠（4）特殊动物导入人基因具有特殊用途的猪和小鼠一旦釋放，覆水難收！这些可能很让我们好奇，但我们最关心的是我们的食品转基因食品受到市场的排斥出口到欧盟的大豆