基因工程的基本工具课件

1、基因工程的基本工具从以下叙述的事实中你能得到什么结论？从以下叙述的事实中你能得到什么结论？人的人的-珠蛋白的基因中，外显子的碱基对在整个基因碱基对珠蛋白的基因中，外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例为中所占的比例为(146(1463)3)1 7001 700100%=26%100%=26%。人的凝血因子的基因中，外显子的碱基对在整个基因中所占的人的凝血因子的基因中，外显子的碱基对在整个基因中所占的比例为比例为(2 552(2 5523)3)186 000186 000100%=4%100%=4%。在真核细胞中，不同基因的编码序列在真核细胞中，不同基因的编码序列( (或非编码序列或非编码序

2、列) )，在各自基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；在真核细胞中，编码序列在整个基因中所占比例较少，在真核细胞中，编码序列在整个基因中所占比例较少，而非编码序列所占的比例较大。体现了真核细胞基因结而非编码序列所占的比例较大。体现了真核细胞基因结构及其功能的复杂性。构及其功能的复杂性。 复习巩固复习巩固基因工程的基本工具 真核细胞的基因结构在遗传学上通常将能编码蛋真核细胞的基因结构在遗传学上通常将能编码蛋白质的基因称为白质的基因称为结构基因。结构基因。真核生物的结构基因是断裂真核生物的结构基因是断裂的基因。的基因。一个断裂基因能够含有若干段编码序列一个断裂基因能够含有若干段

3、编码序列，这些，这些可以编码的序列称为外显子。在两个外显子之间被一段可以编码的序列称为外显子。在两个外显子之间被一段不编码的间隔序列隔开，这些间隔序列称为内含子。每不编码的间隔序列隔开，这些间隔序列称为内含子。每个断裂基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段个断裂基因在第一个和最后一个外显子的外侧各有一段非编码区，有人称其为侧翼序列。在侧翼序列上有一系非编码区，有人称其为侧翼序列。在侧翼序列上有一系列调控序列列调控序列( (图图3-3)3-3)，主要包括，主要包括启动子、增强子、终止启动子、增强子、终止子等。子等。真核细胞基因结构示意图真核细胞基因结构示意图基因工程的基本工具 人类基因组计划

4、主要内容包括绘制人类基因组的人类基因组计划主要内容包括绘制人类基因组的4 4张张图，即遗传图，即遗传( (连锁连锁) )图、物理图、图、物理图、DNADNA序列图和转录图：序列图和转录图： (1)(1)遗传图遗传图遗传图是指基因或遗传图是指基因或DNADNA标记标记( (如多肽性遗传如多肽性遗传标记标记) )在染色体上以遗传距离表示相对位置的图，又称为在染色体上以遗传距离表示相对位置的图，又称为连锁图。连锁图。 (2)(2)物理图物理图物理图指表示物理图指表示DNADNA序列上序列上DNADNA标记之间实际距标记之间实际距离的图。离的图。 (3)(3)序列图序列图序列图是指整个人类基因组的核苷

5、酸序列图，序列图是指整个人类基因组的核苷酸序列图，也是最详尽的物理图。也是最详尽的物理图。 (4)(4)转录图转录图 在整个人类基因组中，只有在整个人类基因组中，只有1%1%5%5%的的DNADNA序序列为编码序列。即可转录部分。所以，一张人类基因组列为编码序列。即可转录部分。所以，一张人类基因组的转录图的转录图( (也称也称cDNAcDNA图或表达序列图图或表达序列图) )才是人类基因图的才是人类基因图的雏形。雏形。基因工程的基本工具 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日日基因工程的基本工具定向基因改造设想定向基因改造设想 : 将将金芽孢杆菌抗虫基因移植到棉

6、金芽孢杆菌抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花具有抗虫害的作用。花的细胞中，使棉花具有抗虫害的作用。可以编码蛋白质可以编码蛋白质 -目的基因目的基因基因工程的基本工具基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程一、基因工程（基因拼接技术或（基因拼接技术或DNADNA重组技术）重组技术）2 2、原理：基因重组、原理：基因重组3 3、研究水平：分子水平、研究水平：分子水平1 1、概念、概念 在生物体外，通过对在生物体外，通过对DNADNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因

7、然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物的方法。它能定向改造生物的遗传性状。物的方法。它能定向改造生物的遗传性状。基因工程的基本工具 将抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花将抗虫基因移植到棉花的细胞中，使棉花具有抗虫害的作用。假如你作为一名研究者来具有抗虫害的作用。假如你作为一名研究者来完成这一项工作，那么你会遇到哪些困难或需完成这一项工作，那么你会遇到哪些困难或需要解决哪些问题呢？要解决哪些问题呢？ 1 1、如何将抗虫基因从苏云金芽孢杆、如何将抗虫基因从苏云金芽孢杆菌的菌的DNADNA上切割下来？上切割下来

8、？ 2 2、如何将抗虫基因送入棉花细胞中？、如何将抗虫基因送入棉花细胞中？基因工程的基本工具基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重组原理：基因重组研究水平：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、基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶基因工程的基本工具G A A T T CGC T T A AA A T T CG C T T A A G例如：从大肠杆菌中发现的一种限制性内切酶例如：从大肠杆菌中发现的一种限制性内切酶黏性末端黏性末端基因工程的基本工具基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程的概念一、基因工

9、程的概念原理：基因重组原理：基因重组研究水平：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、基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶各种限制酶能识别和切割不同的序列，各种限制酶能识别和切割不同的序列，即具有专一性即具有专一性基因工程的基本工具 基因工程的基本工具基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重组原理：基因重组研究水平：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、基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶具有专一性具有专一性2 2、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶基因工程

10、的基本工具思考：思考： DNADNA连接酶催化的是连接酶催化的是DNADNA结构中的哪根结构中的哪根化学键？化学键？基因工程的基本工具基因工程的基本工具基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重组原理：基因重组研究水平：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、基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶具有专一性具有专一性2 2、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶 使前一个脱氧核苷酸链的脱氧核糖和下一个脱氧使前一个脱氧核苷酸链的脱氧核糖和下一个脱氧核苷酸链的磷酸连接起来核苷酸链的磷酸连接起来基因工程的基本工具

11、基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重组原理：基因重组研究水平：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、基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶具有专一性具有专一性2 2、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体基因工程的基本工具基因工程的基本工具基因工程的基本内容基因工程的基本内容一、基因工程的概念一、基因工程的概念原理：基因重组原理：基因重组研究水平：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、基因的剪刀限制性内切酶

12、限制性内切酶具有专一性具有专一性2 2、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体运载体必须具备的特点运载体必须具备的特点能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因。具有某些标记基因。基因工程的基本工具1、只有原核生物才具有质粒吗？2、质粒都是环状DNA分子，对不？质粒一般存在原核细胞体内，但是真核细胞也有，比如质粒一般存在原核细胞体内，但是真核细胞也有，比如酵母菌。酵母菌的质粒存在于细胞质中。酵母菌。酵母菌的质粒存在于细胞质中。1 1、目前已普遍认为质粒仅指细菌、酵母和放线菌等生、目前已普遍认为质粒仅指细菌、酵母和放线菌等生物中染色体以外的单纯物中染色体以外的单纯DNADNA分子；分子；2 2、某些质粒既能独立存在于细胞中，又能整合到染色、某些质粒既能独立存在于细胞中，又能整合到染色体上，这种质粒则称为附加体；体上，这种质粒则称为附加体；3