基因工程的基本操作工具.ppt

別怕 這都是假想的圖片 基因工程的理論鋪墊 艾弗里 證明 是遺傳物質(zhì)沃森和克里克 闡明 雙螺旋結(jié)構(gòu)尼倫貝格 破譯遺傳密碼 1973年 美 科恩 將兩種不同來(lái)源的 分子進(jìn)行體外重組 并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá) 創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù) 基因工程 1944195319601966 第一節(jié)基因工程 主要內(nèi)容 1 基因工程的概念 2 基因操作的工具 3 基因操作的基本步驟 基因工程的概念 這種技術(shù)是在生物體外 通過(guò)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(wú)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 概念的把握 基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù) 生物體外 基因 DNA分子水平 人類需要的基因產(chǎn)物 剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá) 打破種的界限 定向改造生物 基因重組 實(shí)例 用大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素 操作步驟 將人的胰島素基因 目的基因 轉(zhuǎn)移到大腸桿菌 受體細(xì)胞 中 通過(guò)微生物的發(fā)酵使大腸桿菌表達(dá)人的胰島素基因 從而獲得人的胰島素 結(jié)果 通俗地說(shuō) 就是按照人們的意愿 把一種生物的個(gè)別基因復(fù)制出來(lái) 加以修飾改造 然后放到另一種生物的細(xì)胞里 定向改造生物的遺傳性狀 基因工程操作過(guò)程中常用的工具和酶有哪些 各自的功能是什么 看書 P10 12 基因操作的工具 基因的大小以納米計(jì)算 要對(duì)它進(jìn)行剪切 拼接等操作 沒(méi)有非常精細(xì)的工具是不行的 進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具 重播 切割位點(diǎn) 實(shí)質(zhì) 2個(gè)磷酸二酯鍵的斷裂氫鍵會(huì)自然斷裂 DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的 黏性末端 單鏈的片段 被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA具有相同的黏性末端 能夠通過(guò)互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì) 磷酸二酯鍵 切割位點(diǎn) 看P10 11例題 G AATTC 解答 切載體 切目的基因 G AATTC G AATTC G AATTC G AATTC G AATTC CTTAA G CTTAA G CTTAA G GAATTC GAATTC GAATTC CTTAAG CTTAAG CTTAAG 1 5 G ACGTC 3 2 AGG CCT 3 AATT 切載體 切目的基因 練一練 基因的針線 DNA連接酶 連接酶的作用是 將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái) 使之成為一個(gè)完整的DNA分子 重播 基因的針線 DNA連接酶 連接酶的作用是 將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接或平口末端起來(lái) 使之成為一個(gè)完整的DNA分子 實(shí)質(zhì) 氫鍵容易結(jié)合 催化形成磷酸二酯鍵 A A T T G C C T T A A G 分子縫合針 DNA連接酶 兩者都是將雙鏈DNA片段 縫合 起來(lái) 恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷之間的磷酸二酯鍵 但E coliDNA連接酶只能 縫合 黏性末端不能 縫合 平末端 而T4DNA連接酶既能 縫合 黏性末端又能 縫合 平末端 根據(jù)來(lái)源不同可分為 E coliDNA連接酶T4DNA連接酶在性質(zhì)上兩者異同點(diǎn) DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎 為什么 不是一回事相同點(diǎn) 都形成磷酸二酯鍵不同點(diǎn) 1 DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段上 形成磷酸二酯鍵 而DNA連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2 DNA聚合酶需要以一條DNA鏈為模板 而DNA連接酶不需要模板 3 基因的運(yùn)輸工具 運(yùn)載體 要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來(lái)的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá) 首先得將這個(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去 能將目的基因送入細(xì)胞的工具就是運(yùn)載體 運(yùn)載體必須同時(shí)滿足三個(gè)要求 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并復(fù)制表達(dá) 具有標(biāo)記基因 常用的載體有質(zhì)粒 噬菌體 動(dòng)植物病毒等 最早用的載體是一種環(huán)狀DNA 質(zhì)粒 目的基因插入位點(diǎn) 基因操作的工具 一 分子手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶 來(lái)源 主要來(lái)自原核生物 作用 將外來(lái)的DNA切斷 結(jié)果 產(chǎn)生黏性末端或平末端 二 分子縫合針 DNA連接酶 分類 E coliDNA連接和T4DNA連接酶 作用 把黏性末端之間的縫隙 縫合 起來(lái) 三 分子運(yùn)輸車 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 種類 質(zhì)粒 噬菌體 動(dòng)植物病毒等 條件 自我復(fù)制 限制酶切點(diǎn) 標(biāo)記基因 安全的 大小應(yīng)適合 1 以下說(shuō)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) 以便與外源基因連接D DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵 C 2 不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A 能復(fù)制 B 有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C 具有標(biāo)記基因D 它是環(huán)狀DNA D 3 有關(guān)基因工程的敘述中 錯(cuò)誤的是 A 基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀 培育生物新品種B 重組DNA的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C 目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D 質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體 BD 4 下列關(guān)于限制酶的說(shuō)法正確的是A 限制酶廣泛存在于各種生物中 但微生物中很少B 一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C 不同的限制酶切割DNA后都會(huì)形成黏性末端D 限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵 B 5 關(guān)于限制酶的說(shuō)法中 正確的是 A 限制酶是一種酶 只識(shí)別GAATTC堿基序列B EcoRI切割的是G A之間的氫鍵C 限制酶一般不切割自身的DNA分子 只切割外源DNAD 限制酶只存在于原核生物中6 DNA連接酶催化的反應(yīng)是 A DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成氫鍵B 黏性末端堿基之間形成氫鍵C 兩個(gè)DNA片段黏性末端之間的縫隙的連接D A B C都不正確 C D 7 作為基因的運(yùn)輸工具 載體 必須具備的條件及理由是 A 能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來(lái)并大量復(fù)制 以便提供大量的目的基因B 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 以便于目的基因的表達(dá)C 具有某些標(biāo)記基因 以便為目的基因的表達(dá)提供條件D 能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 以便于進(jìn)行篩選8 質(zhì)粒是基因工程最常見的載體 它的主要特點(diǎn)是 能自主復(fù)制 不能自主復(fù)制 結(jié)構(gòu)很小 是蛋白質(zhì) 是環(huán)狀RNA 是環(huán)狀DNA 能 友好 地 借居 A B C D C A 9 在受體細(xì)胞中能檢測(cè)出目的基因是因?yàn)?A 目的基因上有標(biāo)記B 質(zhì)粒具有某些標(biāo)記基因C 重組質(zhì)粒能夠復(fù)制D 以上都不正確10 關(guān)于質(zhì)粒的敘述正確的是 A 質(zhì)粒是能夠自我復(fù)制的環(huán)狀DNA分子B 質(zhì)粒是唯一的載體C 重組質(zhì)粒是目的基因D 質(zhì)?？稍谒拗魍鈫为?dú)復(fù)制 B A 11 下列黏性未端屬于同一限制酶切割而成的是A B C D 12 要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組 所需的兩種酶是 1 限制酶 2 連接酶 3 解旋酶 4 還原酶A 1 2 3 B 1 2 4 C 1 2 D 1 3 B C 13 以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段 分析回答問(wèn)題 1 其中 和是由一種限制酶切割形成的末端 兩者要重組成一個(gè)DNA分子 所用DNA連接酶通常是 2 和是由另一種限制酶切割形成的末端 兩者要形成重組DNA片段 所用DNA連接酶通常是 平 T4DNA連接酶 黏性 E coliDNA連接酶 基因克隆操作 基因工程的操作步驟有哪些 各個(gè)步驟如何進(jìn)行 看書P12 目前被較廣泛提取使用的目的基因有 蘇云金桿菌抗蟲基因 人胰島素基因 人干擾素基因 種子貯藏蛋白基因 植物抗病基因等 基因操作的基本步驟 一 提取目的基因?qū)⑿枰幕驈墓w生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái) 提取目的基因的方法 直接分離基因 從基因文庫(kù)中獲取 鳥槍法 將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段 再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到受體生物的不同細(xì)胞中去 只要有一個(gè)細(xì)胞獲得了需要的目的基因并得以表達(dá) 基因工程就算成功了 該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性 工作量大 成功率低 且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去 人工合成基因法 有兩種方法 直接合成法 根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序 再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序 用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因 DNA合成儀 3 利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因P14 逆轉(zhuǎn)錄法 以信使RNA為模板 在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA 基因 質(zhì)粒 DNA分子 限制酶處理 一個(gè)切口兩個(gè)黏性末端 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 同一種 二 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 4 過(guò)程 三 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 轉(zhuǎn)化 方法 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 顯微注射法 感受態(tài)細(xì)胞 目的基因進(jìn)入 內(nèi) 并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持 和 的過(guò)程 受體細(xì)胞 穩(wěn)定 表達(dá) 四 目的基因的檢測(cè)與鑒定 檢查是否成功 檢測(cè) 鑒定 檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA 檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) 抗蟲鑒定 抗病鑒定 活性鑒定等 方法 方法 方法 DNA分子雜交 分子雜交 抗原抗體雜交 從蘇云金芽苞桿菌中提取抗蟲基因 從土壤農(nóng)桿菌中提取帶有選擇性標(biāo)記的質(zhì)粒 同一種限制酶處理 抗蟲基因與質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒 將重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌 篩選 將土壤農(nóng)桿菌與棉花細(xì)胞混合培養(yǎng) 侵染 重組質(zhì)粒將抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞并整合到棉花的DNA上 植物組織培養(yǎng) 獲得抗蟲棉 抗蟲棉的培育流程圖 P13 積極思維 1 基因工程依據(jù)的遺傳學(xué)原理是 A 基因突變B 基因重組C 染色體變異D DNA復(fù)制 練習(xí) B 2 以下說(shuō)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) 以便與外源基因連接D 基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來(lái) C 練習(xí) 3 不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A 能復(fù)制 B 有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C 具有標(biāo)記基因D 它是環(huán)狀DNA D 練習(xí) 4 有關(guān)基因工程的敘述中 錯(cuò)誤的是 A DNA連接酶將黏性末端的堿基對(duì)連接起來(lái)B 限制性內(nèi)切酶可用于目的基因的獲取C 目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D 人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶 A 練習(xí) 5 有關(guān)基因工程的敘述正確的是 A 限制酶只在獲得目的基因時(shí)才用B 重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C 質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體D 只要把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì) D 練習(xí) 6 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)