《基因工程》課件教學(xué)

《基因工程》ppt課件教學(xué)2我們主要討論4個(gè)問題：1.什么是基因工程——基因工程的概念。2.為什么能進(jìn)行基因工程——基因工程的原理和技術(shù)。3.怎樣進(jìn)行基因工程——4大步驟4.基因工程的應(yīng)用和前景2我們主要討論4個(gè)問題：1、概念：又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。原理：表達(dá)水平：過程：一、基因工程基因重組DNA分子水平1、定向改造某些性狀2、克服遠(yuǎn)緣雜交意義：1、概念：又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)子終止子終止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片斷，它能阻礙RNA聚合酶的移動(dòng)，并使其從DNA模板鏈上脫離下來，使轉(zhuǎn)錄終止。RNA聚合酶:能夠識(shí)別啟動(dòng)子上的結(jié)合位點(diǎn)并與其結(jié)合的一種蛋白質(zhì).(以模板轉(zhuǎn)錄然后脫落)啟動(dòng)子：位于基因首端一段能與RNA聚合酶結(jié)合并能起始mRNA合成的序列。沒有啟動(dòng)子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下①不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA，能編碼蛋白質(zhì)編碼區(qū)非編碼區(qū)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)②在遺傳信息的表達(dá)過程中起著調(diào)控作用非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游啟動(dòng)子終止子①不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA，不能：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNA，能編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含子外顯子能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子（但能轉(zhuǎn)錄為mRNA，轉(zhuǎn)錄后剪切掉）啟動(dòng)子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)下游內(nèi)含子：外顯子：真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)RNA聚合酶內(nèi)含子外顯子能夠編碼蛋真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列：在遺傳信息的表達(dá)過程中起著調(diào)控作用真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)相同點(diǎn)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)比較：非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)

都由能夠編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和具有調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成編碼區(qū)是連續(xù)的編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)的外顯子內(nèi)含子啟動(dòng)子終止子原核細(xì)胞真核細(xì)胞不同點(diǎn)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)比較：非編碼（1）20世紀(jì)40年代，Avery通過肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，確定了生物遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是DNA;（2）19世紀(jì)50年代JamesD.Watson和FrancisH.C.Crick揭示了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)和半保留復(fù)制機(jī)制，解決了基因的自我復(fù)制和傳遞的問題。2.基因工程的三大理論基礎(chǔ)2.基因工程的三大理論基礎(chǔ)(3)1958年Crick又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”;

1964年MarshallNirenberg和GobindKhorana等破譯了64個(gè)遺傳密碼，從而闡明了遺傳信息的流向和表達(dá)問題(3)1958年Crick又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則1．基因拼接(1)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核苷酸。(2)雙鏈DNA分子的空間結(jié)構(gòu)都是規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。堿基互補(bǔ)配對(duì)原則基因工程誕生的理論基礎(chǔ)1．基因拼接基因工程誕生的理論基礎(chǔ)2．外源基因在受體內(nèi)表達(dá)(1)基因是控制生物性狀的獨(dú)立遺傳單位。(2)遺傳信息的傳遞都遵循中心法則闡述的信息流動(dòng)方向。(3)生物界共用一套遺傳密碼。2．外源基因在受體內(nèi)表達(dá)二、基因工程操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。專一性如:EcoRI限制酶二、基因工程操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性核酸內(nèi)切酶

被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思GAATTCCGTAGAATTCGGATT嘗試寫出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT練一練GGCATCTTAAAATTCCGTAGGAATTCCGTAGAATTCGGATT嘗試寫出下列序列２、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（磷酸二脂鍵），使之成為一個(gè)完整的DNA分子。２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)基因的針線：DNA連接酶

G

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G用同種限制酶切割基因的針線：DNA連接酶

GAATTCC3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。

質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬三、基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因的導(dǎo)入受體細(xì)胞操作過程目的基因的檢測(cè)與表達(dá)產(chǎn)物的測(cè)定三、基因工程的基本操作程序目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建（一）目的基因的獲取1、什么是目的基因？請(qǐng)舉出三個(gè)以上的例子2、獲取目的基因的常用方法有哪些?（1）直接從供體細(xì)胞中分離基因（鳥槍法）（2）人工合成法

目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因（抗病毒、抗細(xì)菌)、人胰島素基因等。（一）目的基因的獲取1、什么是目的基因？請(qǐng)舉出三個(gè)以上的例子a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、退火（復(fù)性55℃-60℃）：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5′端→3′端延伸，合成與模板互補(bǔ)的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因a、DNA變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板b、退火（復(fù)反轉(zhuǎn)錄法：

以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需的基因。目的基因的mRNA雜交雙鏈(單鏈RNA/單鏈DNA)單鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶雙鏈DNA(目的基因)反轉(zhuǎn)錄法：目的基因的mRNA雜交雙鏈單鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶DNA1.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_____

____________。——

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1.用一定的_________切割——核心3.將切下的目的方法將目的基因?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)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子(氯化鈣法)（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞方法將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)雽⒛康幕驅(qū)朕r(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定——檢查是否成功檢測(cè)—①形態(tài)檢測(cè)②分子檢測(cè)(四)目的基因的檢測(cè)與鑒定——檢查是否成功檢測(cè)—①形態(tài)檢測(cè)②GACATAGCTACA非目的基因片段CTGTATCGATGTGTACAGCGTA基因探針GACATAGCTACA非目的基因片段CTGTATCGATGTACAGCGTAGACATAGCTACA非目的基因片段CTGTATCGATGT基因探針GTACAGCGTAGACATAGCTACA非目的基因片段GTACAGCGTATACGTCATGTCGCATGCTAG目的基因片段ATGCAGTACAGCGTACGATC基因探針GTACAGCGTATACGTCATGTCGCATGCTAGTACGTCATGTCGCATGCTAG目的基因片段ATGCAGTACAGCGTACGATCGTACAGCGTA基因探針TACGTCATGTCGCATGCTAG目的基因片段ATG目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的染色體上目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達(dá)

1.農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染雙子葉植物和裸子植物。Ti質(zhì)粒的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的染色體上2.轉(zhuǎn)化目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上農(nóng)桿菌花粉管通道法花粉管通道法2.微生物作受體細(xì)胞原因：將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞3.轉(zhuǎn)化方法：大腸桿菌繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)少

處理細(xì)胞→

細(xì)胞→表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→_________細(xì)胞吸收DNA分子。Ca2+感受態(tài)感受態(tài)1.常用菌：2.微生物作受體細(xì)胞原因：將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞3.轉(zhuǎn)化方《基因工程》ppt課件教學(xué)基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用一、植物基因工程碩果累累

植物基因工程主要用于提高農(nóng)作物的抗性、抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面,克服了遠(yuǎn)緣雜交的障礙。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)5、生產(chǎn)藥物一、植物基因工程碩果累累植物基因工程主要用于提高農(nóng)作典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉——Bt毒蛋白基因

抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉——Bt毒蛋白基因抗蟲的基因來自典型例子：抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草、抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒典型例子：抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草、轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白基因的發(fā)熒光煙草藍(lán)色妖姬富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋《基因工程》ppt課件教學(xué)二、動(dòng)物基因工程前景廣闊1、提高生長(zhǎng)速度2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3、生產(chǎn)藥物二、動(dòng)物基因工程前景廣闊1、提高生長(zhǎng)速度1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度原因：外源生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長(zhǎng)更快轉(zhuǎn)基因鯉魚超級(jí)小鼠1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度原因：外源生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物（重點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取乳腺生物反應(yīng)器3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物（重點(diǎn)）優(yōu)點(diǎn)：乳腺生物反應(yīng)器過程：1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵送入母體生長(zhǎng)發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁過程：在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中