高二生物選修三基因工程的概念課件

高二生物選修三基因工程的概念課件第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二基礎(chǔ)理論和技術(shù)的發(fā)展催生了基因工程

DNA是遺傳物質(zhì)的證明DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立遺傳密碼的破譯基礎(chǔ)理論技術(shù)發(fā)明基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)明DNA合成和測序技術(shù)的發(fā)明DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功第一例轉(zhuǎn)基因動物問世PCR技術(shù)的發(fā)明..學(xué)..科..網(wǎng).第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二DNA重組技術(shù)的基本工具

限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”

DNA連接酶——“分子縫合針”

基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”

第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二限制性核酸內(nèi)切酶——“分子手術(shù)刀”主要在原核生物中特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)磷酸二酯鍵EcoRI限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開分布：作用特點(diǎn)：切點(diǎn)：舉例：.學(xué).科.網(wǎng).第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二限制性內(nèi)切酶限制酶第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二限制酶所識別的序列有什么特點(diǎn)

限制酶所識別的序列，無論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二DNA連接酶——“分子縫合針”連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E·coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。這兩種連接酶催化反應(yīng)基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。E·coli連接酶只能連接黏性末端；T4連接酶既可“縫合”黏性末端，又可“縫合”平末端。第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二基因的載體——“分子運(yùn)輸車”載體必須具備的條件：

1、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；

2、具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接；

3、具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等）

4、對受體細(xì)胞無害載體的作用：

1、將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去。

2、利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞內(nèi)，對外源基因進(jìn)行大量復(fù)制。常用的載體有：

質(zhì)粒，λ噬菌體的衍生物，動植物病毒等z.x.x.k第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二（一）目的基因的獲取1、目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因（1）從基因文庫獲?。河孟拗泼盖懈頓NA,形成許多DNA片段（基因組文庫)

（2）人工合成法：

①反轉(zhuǎn)錄法：用mRNA反轉(zhuǎn)錄出DNA片段（cDNA）

②化學(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測mRNA

序列，再推測DNA序列，然后人工合成DNA（cDNA）2、基因文庫:（1）基因組文庫:一種生物所有的基因（2）部分基因文庫:一種生物的部分基因（cDNA）3、獲取方法：第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二①概念：PCR全稱為_______________，是一項(xiàng)在生物____復(fù)制___________的核酸合成技術(shù)③條件：________、_______________、

___________、___________.

前提條件：②原理：__________④方式：以_____方式擴(kuò)增，即____（n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)）⑤結(jié)果：選修1P60聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)體外特定DNA片段DNA復(fù)制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸一對引物DNA聚合酶指數(shù)2n使目的基因的片段在短時(shí)間內(nèi)成百萬倍地?cái)U(kuò)增（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因模板.z…x..x..k.第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二⑥過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、復(fù)性（復(fù)性55℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，從引物的

延伸，合成與模板互補(bǔ)的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈3′端第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1.用一定的_________切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產(chǎn)生_________________?！?/p>

核心3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的______處，再加入適量___________，形成了一個(gè)重組

DNA分子（重組質(zhì)粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同(二)基因表達(dá)載體的構(gòu)建第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二基因表達(dá)載體的組成：復(fù)制原點(diǎn)+啟動子+目的基因+終止子+標(biāo)記基因啟動子：結(jié)合RNA聚合酶開始轉(zhuǎn)錄mRNA終止子：位于基因尾端終止轉(zhuǎn)錄mRNA標(biāo)記基因：鑒別目的基因是否導(dǎo)入(篩選)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——導(dǎo)入方法動物細(xì)胞——顯微注射法(受精卵)微生物細(xì)胞——感受態(tài)細(xì)胞（Ca2+）植物細(xì)---目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞表達(dá)穩(wěn)定農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法基因槍法第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1、將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法特點(diǎn):能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質(zhì)粒的T—DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到其染色體上轉(zhuǎn)化過程:Ti質(zhì)粒目的基因構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞插入植物細(xì)胞染色DNA表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2、將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞（1）方法：顯微注射法（2）程序：3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞（1）原核生物特點(diǎn)：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少（2）方法：

目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩?顯微注射受精卵新性狀動物用Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞 表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二(四)目的基因的檢測與鑒定檢測鑒定——①檢測染色體的DNA上是否插入目的基因②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA③檢測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DNA探針和目的基因單鏈雜交方法：DNA分子雜交方法:分子雜交方法：抗原抗體雜交DNA探針和目的基因的mRNA雜交——檢查是否成功第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二DNA分子雜交示意圖

采用一定的技術(shù)手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個(gè)單鏈具有互補(bǔ)的堿基序列，那么，互補(bǔ)的堿基序列就會結(jié)合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補(bǔ)堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二三、基因工程的應(yīng)用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)（一）植物基因工程1、加快生長、改善品質(zhì)（二）動物基因工程2、生產(chǎn)藥物（乳腺反應(yīng)器）3、器官移植（供體）（三）基因工程藥品（工程菌：外源基因高效表達(dá)的菌系）（四）基因診斷和基因治療基因診斷：用標(biāo)記探針通過DNA分子雜交，鑒定遺傳信息基因治療：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)表達(dá)，發(fā)揮正常功能體外基因治療、體內(nèi)基因治療（五）基因工程與環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測（DNA探針檢測微生物）污染治理（超級細(xì)菌）第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二

抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗逆基因調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因、抗凍蛋白基因

、抗除草劑基因優(yōu)良性狀基因提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因植物第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二腸乳糖酶基因外源生長激素基因提高動物生長速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)生產(chǎn)藥物藥用蛋白質(zhì)基因+乳腺蛋白基因的啟動因子作器官移植的供體導(dǎo)入外源的抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，抑制或除去供體的抗原決定基因轉(zhuǎn)基因動物用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系?；蚬こ趟幤钒ǎ杭?xì)胞因子（即淋巴因子如白細(xì)胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等工程菌:第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）③顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動物⑥發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）。實(shí)例:基因工程實(shí)現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作步驟第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二將目的基因?qū)氲絼游锏氖芫牙铮康幕蛉襞c受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動物。總結(jié)：轉(zhuǎn)基因動物基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動物受精卵中。第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二1.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正常基因并入正?；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)基因治療曙光初照2.實(shí)例：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)治療嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥利用修飾的腺病毒作載體，將治療遺傳性囊性纖維化病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者組織中(2)治療遺傳性囊性纖維化病第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗(yàn)階段第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二五、基因芯片

從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由滿足人類生產(chǎn)和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二四、蛋白質(zhì)工程1、基因工程的不足：只能生產(chǎn)天然蛋白質(zhì)2、天然蛋白質(zhì)不足：不完全符合人類需要提高酶的熱穩(wěn)定性、延長藥用蛋白的保存期基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）多肽（氨基酸序列）蛋白質(zhì)（空間結(jié)構(gòu)）行使功能天然蛋白質(zhì)的合成預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列找到核苷酸序列蛋白質(zhì)工程途徑3、原理：預(yù)期蛋白質(zhì)功能、找到相應(yīng)DNA序列（第二代基因工程）第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期二2.對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過對