《基因工程》PPT课件.ppt
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1、.11 1、概念:、概念: 基因工程又叫做基因拼接技术或基因工程又叫做基因拼接技术或DNADNA重组技术。重组技术。通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。 .2.3.4DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶作用实质作用实质都是催化两个核苷酸之间形成都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键磷酸二酯键是否需模板是否需模板不需要不需要需要需
2、要连接连接DNA链链双链双链单链单链作用过程作用过程在两个在两个DNA片段片段之间形之间形成磷酸二酯键成磷酸二酯键将将单个核苷酸单个核苷酸加到已存加到已存在的核酸片段的在的核酸片段的3端的端的羟基上,形成磷酸二酯羟基上,形成磷酸二酯键键作用结果作用结果将存在的将存在的DNA片段连接片段连接成重组成重组DNA分子分子合成新的合成新的DNA分子分子.5a对受体细胞无害,不影响受体细胞正常的生命活动。对受体细胞无害,不影响受体细胞正常的生命活动。b具标记基因具标记基因。c能自我复制能自我复制。通过复制进行基因扩增,否则可能会使。通过复制进行基因扩增,否则可能会使重组重组DNA丢失。丢失。d具有一个或
3、多个限制酶切点具有一个或多个限制酶切点,供外源基因插入其中。,供外源基因插入其中。常用载体常用载体质粒:裸露的,结构简单且独立于细菌染色质粒:裸露的,结构简单且独立于细菌染色体体DNA之外的,具有自我复制能力的之外的,具有自我复制能力的小型环状小型环状DNA分子分子。.6标记标记基因基因.7基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、基因表达载体的构建、基因表达载体的构建3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定.8一、目的基因的获取一、目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主
4、要是指_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因请举出三个以上的例子请举出三个以上的例子2 2、获取目的基因的常用方法、获取目的基因的常用方法(1 1)从基因文库中获取)从基因文库中获取(2 2)利用)利用PCRPCR技术扩增技术扩增(3 3)人工化学合成)人工化学合成基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因限制酶限制酶.9提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNADNA用适当的限制酶切用适当的限制酶切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段将将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接导入受体菌中储
5、存导入受体菌中储存基因组文库基因组文库基因文库的构建方法之一基因文库的构建方法之一(1 1)直接分离法)直接分离法.10 第一步,反转录酶以第一步,反转录酶以RNA为模板合成一条与为模板合成一条与RNA互补互补的的DNA单链,形成单链,形成RNA-DNA杂交分子。杂交分子。 第二步,核酸酶第二步,核酸酶H使使RNA-DNA杂交分子中的杂交分子中的RNA链链降解,使之变成单链的降解,使之变成单链的DNA。 第三步,以单链第三步,以单链DNA为模板,在为模板,在DNA聚合酶的作用下聚合酶的作用下合成另一条互补的合成另一条互补的DNA链,形成双链链,形成双链DNA分子。分子。 基因文库的构建方法之二
6、基因文库的构建方法之二: : cDNA合成法合成法 .11.12mRNA 反转录反转录cDNA(互补互补DNA) DNA聚合酶聚合酶双链双链DNA反转录法:反转录法:.13某种生物的单链某种生物的单链mRNAmRNA单链互补单链互补DNADNA双链双链cDNAcDNA片段片段导入受体菌中储存导入受体菌中储存与载体连接与载体连接cDNAcDNA文库文库反(逆)转录酶反(逆)转录酶DNADNA聚合酶聚合酶反转录法:反转录法:cDNAcDNA的合成流程图解的合成流程图解基因文库的构建方法之二基因文库的构建方法之二.14.15( (二二) )利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCR聚
7、合酶链式反应聚合酶链式反应 是一项生物是一项生物体外复制体外复制特定特定DNA片片段的核酸合成段的核酸合成技术技术。通过此技术,可。通过此技术,可获取大量的目的基因。获取大量的目的基因。.16 过程过程高温变性(高温变性(解旋为单链解旋为单链)低温退火(低温退火(引物与单链互补结合引物与单链互补结合)适温延伸(适温延伸(在在TaqTaq酶的作用下合成酶的作用下合成 与模板互补的与模板互补的DNADNA双链双链)重复循环重复循环.17实际具体过程实际具体过程.18PCR技术技术 原理:原理: 前提:前提: 原料原料 方式方式PCR扩增仪扩增仪DNA复制复制一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的
8、基因的核苷酸序列:以:以_方式扩增,方式扩增, 即即_(n n为扩增循环的次数)为扩增循环的次数)指数指数2 2n n模板模板DNA;DNA引物;四种脱氧引物;四种脱氧核苷酸;热稳定核苷酸;热稳定DNA聚合酶聚合酶(Taq酶)酶).19PCR技术扩增与技术扩增与DNA复制的比较复制的比较PCR技术技术DNA复制复制相相同同点点原理原理原料原料条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所酶酶结果结果碱基互补配对碱基互补配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶DNA在高温下变性解旋在高温下变性解旋解旋酶催化解旋酶催化体外复制体外复制细胞核内细胞核内热稳定的热稳定的DNA聚合酶聚
9、合酶细胞内的细胞内的DNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNA片段片段形成整个形成整个DNA分子分子.20DNA合成仪合成仪推推测测推推测测合合成成.21基因表达载体的作用基因表达载体的作用a、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代b、同时使目的基因能表达和发挥作用、同时使目的基因能表达和发挥作用目的基因能直接进入受体细胞吗目的基因能直接进入受体细胞吗?.22.23.24目的基因目的基因.25.26基因表达载体的组成:基因表达载体的组成:复制原点复制原点+ +目的基因目的基因+ +启动子启动子+ +终止子终止子+ +标记基因标记基因它们各自它们各自的作
10、用是的作用是什么什么?.27启动子:启动子:位于基因的首端的位于基因的首端的一段特殊的一段特殊的DNADNA片断,它是片断,它是RNARNA聚合酶识别和结合的部聚合酶识别和结合的部位,有了它才能位,有了它才能驱动基因转驱动基因转录出录出mRNAmRNA,最终获得蛋白质,最终获得蛋白质终止子:终止子:位于基因的尾端的位于基因的尾端的一段特殊的一段特殊的DNADNA片断,片断,能终能终止止mRNAmRNA的转录的转录标记基因标记基因的作用是的作用是为了为了鉴别鉴别受体细胞中是否含有目的基受体细胞中是否含有目的基因,从而将有目的基因的细因,从而将有目的基因的细胞筛选出来胞筛选出来.281、(多选)一
11、个基因表达载体的构建应包括、(多选)一个基因表达载体的构建应包括A目的基因目的基因 B启动子启动子 C终止子终止子 D标记基因标记基因ABCD2、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是、下列关于基因表达载体的叙述不正确的是A启动子是与启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位,是起聚合酶识别和结合的部位,是起始密码始密码B启动子和终止子都是特殊结构的启动子和终止子都是特殊结构的DNA短片段,对短片段,对mRNA的转录起调控作用的转录起调控作用C标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因标记基因是为了鉴别受体细胞中是否有目的基因从而便于筛选从而便于筛选D基因表达载体的构建视受体细胞及导入方式不同基因表
12、达载体的构建视受体细胞及导入方式不同而有所差别而有所差别A3、目前转基因工程可以、目前转基因工程可以A. 打破地理隔离但不能突破生殖隔离打破地理隔离但不能突破生殖隔离B. 打破生殖隔离但不能突破地理隔离打破生殖隔离但不能突破地理隔离C. 完全突破地理隔离和生殖隔离完全突破地理隔离和生殖隔离D. 部分突破地理隔离和生殖隔离部分突破地理隔离和生殖隔离 C.29三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞.301、将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞(1)农杆菌)农杆菌转化法转化法特点特点:能感染能感染双子叶植物双子叶植物和和祼子植物祼子植物,对对单子叶植物无感染能力单子叶植物无感染
13、能力Ti质粒质粒的的TDNA可转移至受体细可转移至受体细胞并整合到其染色体上胞并整合到其染色体上转化过程转化过程:Ti质粒质粒目的基因目的基因构建构建表表达达载载体体导入导入植植物物细细胞胞插入插入植物细胞植物细胞染色染色DNA表达表达新新性性状状转入转入农农杆杆菌菌.31(2)基因枪法)基因枪法 基因枪法又称微弹轰击法,是利用压缩气体产生的动力,基因枪法又称微弹轰击法,是利用压缩气体产生的动力,将包裹在金属颗粒表面的表达载体将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中,使目打入受体细胞中,使目的基因与其整合并表达的方法。的基因与其整合并表达的方法。.32(3)花粉通道法)花粉通道法 植
14、物花粉在柱头上萌发后,花粉管要穿过花柱直通胚囊。植物花粉在柱头上萌发后,花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后,花粉形成的花粉管还未愈合花粉管通道法就是在植物受粉后,花粉形成的花粉管还未愈合前,剪去柱头,然后,滴加前,剪去柱头,然后,滴加DNA(含目的基因),使目的基因(含目的基因),使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。借助花粉管通道进入受体细胞。.332、将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞方法方法:显微注射技术显微注射技术操作程序操作程序:提纯含目的基提纯含目的基因表达载体因表达载体取受精卵取受精卵显微注射显微注射移植到子宫移植到子宫受精卵发育受精卵发育新性状动物
15、新性状动物.343、将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞常用法常用法:Ca2+处理处理常用菌常用菌:大肠杆菌:大肠杆菌微生物作受体细胞原因:微生物作受体细胞原因:繁殖快繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少、多为单细胞、遗传物质相对少过程:过程:Ca2+处理处理大肠杆菌大肠杆菌感受态感受态细胞细胞表达载体表达载体与感受态与感受态细胞混合细胞混合感受态细感受态细胞吸收胞吸收DNA.35将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(一)转化:(一)转化: (二)方法(二)方法将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞将目的基因导入将目的基因导入动物细胞动物细胞将目的基因导入将目的基因导入
16、微生物细胞微生物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法显微注射法显微注射法感受态细胞感受态细胞目的基因进入目的基因进入_内,并且在内,并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达.36( (四四) )目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定检测检测导入检测:目的基因是否导入受体细胞导入检测:目的基因是否导入受体细胞方法方法 DNADNA分子杂交分子杂交表达检测表达检测转录检测转录检测分子杂交分子杂交翻译检测翻译检测抗原抗体抗原抗体杂交杂交分分子子检检测测法法鉴定鉴定抗虫鉴定抗虫鉴定抗病鉴定抗病鉴定活性鉴定等活性鉴定等个体
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