大学精品课件:第3章 环境生物工程基础-基因工程.ppt
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- 大学 精品 课件 环境 生物工程 基础 基因工程
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1、第三章环境生物工程第三章环境生物工程-基因工程基因工程一、概述一、概述二、基因二、基因三、酶三、酶四、载体四、载体五、基因重组五、基因重组1 1、要点要点基因工程的分子生物学基础、基因工程工具酶、基因基因工程的分子生物学基础、基因工程工具酶、基因工程载体、目的基因的获得、目的基因导入受体细胞、重工程载体、目的基因的获得、目的基因导入受体细胞、重组体的筛选、组体的筛选、DNADNA序列分析、基因工程在环境污染治理中序列分析、基因工程在环境污染治理中的应用的应用2 2、重点、重点基因工程的分子生物学、目的基因的获得、基因工程基因工程的分子生物学、目的基因的获得、基因工程工具酶、基因工程载体、目的基
2、因导入受体细胞、重组体工具酶、基因工程载体、目的基因导入受体细胞、重组体的筛选的筛选教学要点、重点教学要点、重点一、概述一、概述(一)基因组的相关名词(一)基因组的相关名词 1 1、DNADNA:遗传物质脱氧核糖核酸的简称。每个遗传物质脱氧核糖核酸的简称。每个DNADNA分子分子都包含螺旋结构的双股链。都包含螺旋结构的双股链。2 2、基因:、基因:DNADNA上有遗传意义的片段叫基因,基因包含一上有遗传意义的片段叫基因,基因包含一定数量的碱基。基因是基础的遗传单位。定数量的碱基。基因是基础的遗传单位。一、概述一、概述 3 3、测序:确定、测序:确定DNADNA双股链上每个独立结构单元或碱基的双
3、股链上每个独立结构单元或碱基的确切顺序的过程。测序经常被称为确切顺序的过程。测序经常被称为“破译破译”,因为其结果,因为其结果就像解码一样。解码结果包含数百页和成千上万行就像解码一样。解码结果包含数百页和成千上万行4 4种字种字母的序列,这些字母表示母的序列,这些字母表示4 4种不同的碱基,它们是腺嘌呤、种不同的碱基,它们是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶,分别用它们的首字母鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶,分别用它们的首字母A A、T T、C C、G G表示,其排列顺序中蕴藏着各种各样的遗传信息和生表示,其排列顺序中蕴藏着各种各样的遗传信息和生命指令。命指令。4 4、芯片,又称基因芯片(),、芯片,
4、又称基因芯片(),实质上是一种高密度的寡聚核苷酸(探针)阵列。实质上是一种高密度的寡聚核苷酸(探针)阵列。它采用在位组合合成化学和微电子芯片的光刻技术,或者它采用在位组合合成化学和微电子芯片的光刻技术,或者利用其他方法将大量特定系列的片段(探针)有序利用其他方法将大量特定系列的片段(探针)有序地固化在玻璃或磋衬底上,从而构成储存有大量生命信息地固化在玻璃或磋衬底上,从而构成储存有大量生命信息的芯片。的芯片。5 5、所谓转基因技术就是把外源基因整合到宿主基因组、所谓转基因技术就是把外源基因整合到宿主基因组中去。中去。一、概述一、概述 6 6、基因突变:是指由于、基因突变:是指由于DNADNA碱基
5、对的置换、增添或缺失碱基对的置换、增添或缺失而引起的基因结构的变化,亦称点突变。而引起的基因结构的变化,亦称点突变。7 7、克隆是英文、克隆是英文clone的音译,简单讲就是一种人工诱导的音译,简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。的无性繁殖方式。8、基因表达基因表达(gene expression)(gene expression):是基因的转录、转译:是基因的转录、转译过程,也就是遗传信息从核酸到蛋白质的传递和实现。过程,也就是遗传信息从核酸到蛋白质的传递和实现。一、概述一、概述 (二)基因工程(二)基因工程1 1、定义:将外源基因体外重组后导入受体细胞内,、定义:将外源基因体外重组后导入
6、受体细胞内,使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。2 2、理论和技术支撑、理论和技术支撑(1 1)理论:)理论:4040年代发现了生物的年代发现了生物的遗传物质是遗传物质是DNADNA、5050年代弄清了年代弄清了DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构、6060年代确定了年代确定了遗传信息的遗传信息的传递方式。传递方式。一、概述一、概述 (2 2)技术:工具酶、载体、逆转录酶)技术:工具酶、载体、逆转录酶2 2、基因工程实施至少四个必要条件:工具酶、基因、基因工程实施至少四个必要条件:工具酶、基因、载体、受体细胞载体、受体细胞3
7、3、基因工程的内容、基因工程的内容4 4、遗传工程、基因工程、遗传工程、基因工程、DNADNA重组技术的区别重组技术的区别5 5、基因工程操作的基本技术、基因工程操作的基本技术一、概述一、概述二、基因二、基因 (一)结构与功能(一)结构与功能(二)(二)DNADNA的变性、复性与杂交的变性、复性与杂交(三)中心法则(三)中心法则二、基因二、基因二、基因二、基因NucleotideNucleotideDNA的双螺旋结构二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因二、基因RNA Ribonucleic AcidmRNA依照依照 DNA D
8、NA 上面的核甘酸序列,可上面的核甘酸序列,可翻译翻译成蛋白成蛋白质质的的氨氨基酸序列,基酸序列,这这是如何做到的?是如何做到的?(1)(1)DNA DNA 的序列可以的序列可以 A=U A=U 及及 C=G C=G 的互的互补关系补关系,转转成成 messenger RNAmessenger RNA。(2)mRNA (2)mRNA 与核糖体结合与核糖体结合,准备开始进行转译蛋白质准备开始进行转译蛋白质。(3)(3)mRNA mRNA 序列以三序列以三个为一组个为一组,称为称为“遗传密码遗传密码”,每组密码每组密码可对应一种氨基酸可对应一种氨基酸。(4)(4)由由 RNA RNA 译成胺基酸序
9、列时,译成胺基酸序列时,需要有需要有“翻译者翻译者”,此此翻译翻译者即为者即为 tRNAtRNA。(5)(5)每个每个 tRNAtRNA可说是一种介面,可说是一种介面,一一边认得特定的边认得特定的 RNARNA密码,密码,一一边携带对应的氨基酸边携带对应的氨基酸。(6)(6)当当 tRNAtRNA 一边认出其特定密码,一边可把所携带的氨基酸一边认出其特定密码,一边可把所携带的氨基酸接上连接上连成蛋白成蛋白质质。三、酶三、酶 (一)限制性内切酶(一)限制性内切酶(二)修饰酶(二)修饰酶(三)连接酶(三)连接酶EcoRGAATTCCTTAAG5533553355G GCTTAACTTAAAATTC
10、AATTCG G333355粘性末端粘性末端SmaCCCGGGGGGCCC5533335555CCCCCCGGGGGGGGGGGGCCCCCC333355平头末端平头末端(一)限制性内切酶(一)限制性内切酶史密斯(1931-)内森斯(1928-)相同内切酶切出的两相同内切酶切出的两段粘性末端段粘性末端DNA的互的互补配对补配对同尾酶切出的两段粘同尾酶切出的两段粘性末端性末端DNA的互补的互补配对配对两段平末端两段平末端DNA的互的互补配对补配对四、载体四、载体 (一)定义、分类、要求(一)定义、分类、要求(二)载体因宿主而不同(二)载体因宿主而不同1 1、原核、原核2 2、真核、真核3 3、植
11、物、植物4 4、动物、动物(一)定义、分类、要求(一)定义、分类、要求 1 1、定义、定义能承载外源能承载外源DNADNA片段(基因)并带入受体细胞的传递片段(基因)并带入受体细胞的传递者。者。2 2、分类、分类克隆载体、穿梭载体、表达载体克隆载体、穿梭载体、表达载体3 3、要求、要求(1 1)自主复制能力)自主复制能力(2 2)可利用的限制酶切点)可利用的限制酶切点(二)载体因宿主而不同(二)载体因宿主而不同 1 1、原核、原核(1 1)质粒质粒载体:能装载载体:能装载1010kbkb左右的左右的DNADNA片段片段质粒:是能自主复制的双链环状质粒:是能自主复制的双链环状DNADNA分子,它
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