江苏省徐州市王杰中学高中生物 基因工程的概念教学课件 新人教版选修3 .ppt

thecamelecow 定向基因改造设想 设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮 能否让细菌 吐出 蚕丝 设想二 能否让微生物产生出人的胰岛素 干扰素等珍贵的药物 设想三 经过多年的努力 科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术 基因工程 基因工程 专题1 什么叫基因工程 基因工程又叫基因拼接技术或dna重组技术 该技术是在生物体外 通过对dna分子进行人工 剪切 和 拼接 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 使重组基因在受体细胞内表达 产生出人类所需要的基因产物 一 基因工程的概念 一 基因工程的概念 基因拼接技术或dna重组技术 生物体外 基因 dna分子水平 人类需要的基因产物 剪切 拼接 导入 表达 基因工程培育抗虫棉的简要过程 一 基因工程的概念 普通棉花 无抗虫特性 苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 棉花细胞 含抗虫基因 棉花植株 有抗虫特性 上述培育抗虫棉的关键步骤是什么 重组dna 导入 形成 一 基因工程的概念 基因工程培育抗虫棉的关键步骤 关键步骤一 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二 形成重组dna 关键步骤三 重组dna导入受体 棉花 细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具 二 dna重组技术的基本工具 关键步骤一的工具 关键步骤二的工具 关键步骤三的工具 分子手术刀 限制性内切酶 分子缝合针 dna连接酶 分子运输车 运载体 识别双链dna分子的某种特定的核苷酸序列 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶 能将外来的dna切断 由于这种切割作用是在dna分子内部进行的 故名限制性内切酶 4000种 形成两种末端 一 分子手术刀 限制性核酸内切酶 大肠杆菌 e coli 的一种限制酶能识别gaattc序列 并在g和a之间切开 限制酶 什么叫黏性末端 分子手术刀 限制性核酸内切酶 二 基因操作的工具 限制酶 什么叫黏性末端 二 基因操作的工具 被限制酶切开的dna两条单链的切口 带有几个伸出的核苷酸 他们之间正好互补配对 这样的切口叫黏性末端 什么叫平末端 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时 切开的dna两条单链的切口 是平整的 这样的切口叫平末端 限制性内切酶 1 特点 特异性 即识别特定核苷酸序列 在特定的切点切割 2 分布 主要在微生物中 3 结果 产生黏性末端 碱基互补配对 平末端 4 举例 大肠杆菌的一种限制酶 ecor 能识别gaattc序列 并在g和a之间切开形成黏性末端 sma 能识别cccggg序列 并在c和g之间切割形成平末端 下页 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口 可产生几个黏性末端 二 基因操作的工具 要切两个切口 产生四个黏性末端 如果把两种来源不同的dna用同一种限制酶来切割 会怎样呢 会产生相同的黏性末端 然后让两者的黏性末端黏合起来 就可以合成重组的dna分子了 目前被较广泛提取使用的目的基因有 苏云金杆菌抗虫基因 人胰岛素基因 人干扰素基因 种子贮藏蛋白基因 植物抗病基因等 基因操作的基本步骤 提取目的基因 将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来 分子缝合针 dna连接酶 二 基因操作的工具 dna连接酶可把黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 是把梯子两边扶手的断口连接起来 这样一个重组的dna分子才能形成 分子缝合针 dna连接酶 根据酶的来源不同 可以将这些酶分为两类 1 从大肠杆菌中分离得到 e colidna连接酶 只能将双链dna片段互补的粘性末端之间连接 2 从t4噬菌体中分离到 t4连接酶 既可以 缝合 双链dna片段互补的粘性末端 又可以 缝合 双链dna片段的平末端 但连接平末端之间的效率比较低 a a t t g c c t t a a g 2 目的基因与运载体结合 用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口 将目的基因插入切口处 让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后 在连接酶的作用下连接形成重组dna分子 外源基因 如抗虫基因 怎样才能导入受体细胞 如棉花细胞 二 基因操作的工具 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 运载体 1 作用 2 条件 3 种类 质粒 噬菌体和动植物病毒 4 质粒的特点 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达 首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去 能将外源基因送入细胞的工具就是运载体 将外源基因送入受体细胞 作为运载体必须具备哪些条件 二 基因操作的工具 1 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2 具多个限制酶切点 以便与外源基因连接 3 具有某些标记基因 便于进行筛选 如抗菌素的抗性基因 产物具有颜色反应的基因等 大肠杆菌的质粒 二 基因操作的工具 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 其中常含有抗药基因 如四环素的标记基因 质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用 但复制只能在宿主细胞内成 质粒的特点 1 细胞染色体 或拟核dna分子 外能自主复制的小型环状dna分子 2 质粒的存在对宿主细胞无影响 3 质粒的复制只能在宿主细胞内完成 3 将目的基因导入受体细胞并使之扩增 要让目的基因表达 必须将它导入受体细胞并进行扩增 为获得目的基因的表达产物时 通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体 为改进某种生物时 将欲改进的生物细胞为受体 为使重组的dna分子更容易进入受体细胞 通常还要用一些物质对受体细胞进行处理 使受体细胞具有更大的通透性 1 以下说法正确的是 a 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列b 质粒是基因工程中唯一的运载体c 运载体必须具备的条件之一是 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接d dna连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键 c 练习 2 不属于质粒被选为基因运载体的理由是a 能复制 b 有多个限制酶切点c 具有标记基因d 它是环状dna d 练习 3 有关基因工程的叙述中 错误的是 a 基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状 培育生物新品种b 重组dna的形成在细胞内完成c 目的基因须由运载体导入受体细胞d 质粒都可作为运载体 bd 练习 t 磷酸二酯键 a 4 目的基因的检测和表达 前三步的处理十分繁锁 为