2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？從以下敘述的事實(shí)中你能得到什么結(jié)論？人的人的-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)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)中所占的比例為中所占的比例為(146(1463)3)1 7001 700100%=26%100%=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比例為(2 552(2 5523)3)186 000186 000100%=4%100%=4%。在真核細(xì)胞中，不同基因的編碼序列在真核細(xì)胞中，不同基因的編碼序列( (或非編碼序列或非編碼序列) )，在各自基

2、因中所占的比例是不同的；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，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)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。構(gòu)及其功能的復(fù)雜性。 復(fù)習(xí)鞏固復(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)的基因稱為白質(zhì)的基因稱為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因。真核生物的結(jié)構(gòu)基因是斷裂真核生物的結(jié)構(gòu)基因是斷裂的基因。的基因。一個(gè)斷裂基因能夠含有若干段編碼序列一個(gè)斷裂基因能夠含有若干段編碼序列，這些，這些可以編碼的序列稱

3、為外顯子。在兩個(gè)外顯子之間被一段可以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)控序列列調(diào)控序列( (圖圖3-3)3-3)，主要包括，主要包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、終止啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、終止子等。子等。真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)示意圖真核細(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人類基因組計(jì)劃主要內(nèi)容包括

4、繪制人類基因組的4 4張張圖，即遺傳圖，即遺傳( (連鎖連鎖) )圖、物理圖、圖、物理圖、dnadna序列圖和轉(zhuǎn)錄圖：序列圖和轉(zhuǎn)錄圖： (1)(1)遺傳圖遺傳圖遺傳圖是指基因或遺傳圖是指基因或dnadna標(biāo)記標(biāo)記( (如多肽性遺傳如多肽性遺傳標(biāo)記標(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。連鎖圖。 (2)(2)物理圖物理圖物理圖指表示物理圖指表示dnadna序列上序列上dnadna標(biāo)記之間實(shí)際距標(biāo)記之間實(shí)際距離的圖。離的圖。 (3)(3)序列圖序列圖序列圖是指整個(gè)人類基因組的核苷酸序列圖，序列圖是指整個(gè)人類基因組的核苷酸序列圖，也是

5、最詳盡的物理圖。也是最詳盡的物理圖。 (4)(4)轉(zhuǎn)錄圖轉(zhuǎn)錄圖 在整個(gè)人類基因組中，只有在整個(gè)人類基因組中，只有1%1%5%5%的的dnadna序序列為編碼序列。即可轉(zhuǎn)錄部分。所以，一張人類基因組列為編碼序列。即可轉(zhuǎn)錄部分。所以，一張人類基因組的轉(zhuǎn)錄圖的轉(zhuǎn)錄圖( (也稱也稱cdnacdna圖或表達(dá)序列圖圖或表達(dá)序列圖) )才是人類基因圖的才是人類基因圖的雛形。雛形。 基因工程的基本工具基因工程的基本工具0909年年1212月月2424日日定向基因改造設(shè)想定向基因改造設(shè)想 : 將將金芽孢桿菌抗蟲基因移植到棉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?；ǖ募?xì)胞中，使棉花具有抗蟲害

6、的作用。可以編碼蛋白質(zhì)可以編碼蛋白質(zhì) -目的基因目的基因基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程一、基因工程（基因拼接技術(shù)或（基因拼接技術(shù)或dnadna重組技術(shù)）重組技術(shù)）2 2、原理：基因重組、原理：基因重組3 3、研究水平：分子水平、研究水平：分子水平1 1、概念、概念 在生物體外，通過(guò)對(duì)在生物體外，通過(guò)對(duì)dnadna分子進(jìn)行人工分子進(jìn)行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，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)在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出

7、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。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(lái)具有抗蟲害的作用。假如你作為一名研究者來(lái)完成這一項(xiàng)工作，那么你會(huì)遇到哪些困難或需完成這一項(xiàng)工作，那么你會(huì)遇到哪些困難或需要解決哪些問(wèn)題呢？要解決哪些問(wèn)題呢？ 1 1、如何將抗蟲基因從蘇云金芽孢桿、如何將抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌的菌的dnadna上切割下來(lái)？上切割下來(lái)？ 2 2、如何將抗蟲基因送入棉花細(xì)胞中？、如何將抗蟲基因送入棉花細(xì)胞中？基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的概

8、念一、基因工程的概念原理：基因重組原理：基因重組研究水平：分子水平研究水平：分子水平二、基因操作的工具二、基因操作的工具1 1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶g a a t t cgc t t a aa a t t cg c t t a a g例如：從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的一種限制性內(nèi)切酶例如：從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的一種限制性內(nèi)切酶黏性末端黏性末端基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重組原理：基因重組研究水平：分子水平研究水平：分子水平二、基因操作的工具二、基因操作的工具1 1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶各種限制酶能識(shí)別和

9、切割不同的序列，各種限制酶能識(shí)別和切割不同的序列，即具有專一性即具有專一性 基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重組原理：基因重組研究水平：分子水平研究水平：分子水平二、基因操作的工具二、基因操作的工具1 1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶具有專一性具有專一性2 2、基因的針線、基因的針線dnadna連接酶連接酶思考：思考： dnadna連接酶催化的是連接酶催化的是dnadna結(jié)構(gòu)中的哪根結(jié)構(gòu)中的哪根化學(xué)鍵？化學(xué)鍵？基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重組原理：基因重組研究水平：分子水平

10、研究水平：分子水平二、基因操作的工具二、基因操作的工具1 1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶具有專一性具有專一性2 2、基因的針線、基因的針線dnadna連接酶連接酶 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(lái)核苷酸鏈的磷酸連接起來(lái)基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重組原理：基因重組研究水平：分子水平研究水平：分子水平二、基因操作的工具二、基因操作的工具1 1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶具有專一性具有專一性2 2、基因的針線、基因的針線dnadna

11、連接酶連接酶3 3、基因的運(yùn)輸工具、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體運(yùn)載體基因工程的基本內(nèi)容基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重組原理：基因重組研究水平：分子水平研究水平：分子水平二、基因操作的工具二、基因操作的工具1 1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶具有專一性具有專一性2 2、基因的針線、基因的針線dnadna連接酶連接酶3 3、基因的運(yùn)輸工具、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體運(yùn)載體運(yùn)載體必須具備的特點(diǎn)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。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)。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因。具有某些標(biāo)記基因。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。酵母菌。酵母菌的質(zhì)粒存在于細(xì)胞質(zhì)中。1 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、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物中染色體以外的單純dnadna分子；分子；2 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、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