高二生物基因工程2(1)

专题1基因工程 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术 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新的生物类型和生物产品 基础理论和技术的发展催生了基因工程 阅读课本第2页 1 1DNA重组技术的基本工具 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新的生物类型和生物产品 分析概念 工具 为什么要加工 什么是表达 用什么导入 基因操作的工具 基因的剪刀 分子手术刀 限制性核酸内切酶 限制酶 基因的针线 分子缝合针 DNA连接酶基因的运输工具 分子运输车 运载体 到哪里去寻找这种酶 1 限制酶 分布 主要在原核生物中 作用特点 专一性 识别特定核苷酸序列 切割特定切点 结果 产生黏性未端和平末端 举例 EcoR1限制酶 Sma1限制酶 与我们学过的DNA酶相同吗 识别序列的特点 作用是什么 两者的区别 这两种酶切的特点 切断的是什么键 限制酶的识别特点 以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称 重复排列如 GAATTCCCCGGGCTTAAGGGGCCC 2 DNA连接酶 连接的部位 磷酸和脱氧核糖之间的键 磷酸二酯键 梯子的扶手 结果 两个相同的未端的连接 举例 E coliDNA连接酶T4DNA连接酶 与DNA聚合酶相同吗 二者在性质上的区别 3 运载体 作用 将外源基因送入受体细胞 具备的条件 能在宿主细胞内复制并稳定地保存 具有多个限制酶切点 具有某些标记基因 对受体细胞无害 举例 质粒 噬菌体和动植物病毒 为什么要具备这些条件 1 2基因工程的基本操作程序 为什么要获得目的基因 为什么要把目的基因与载体结合 受体细胞是指什么 为什么要进行检测 第一步 获取目的基因方法 1 从基因文库中获取目的基因 基因文库的构建模式图 通过对受体菌的培养而储存基因 第一步 获取目的基因方法 1 从基因文库中获取目的基因 2 利用PCR技术合成DNA PCR 聚合酶链式反应 是以DNA变性 复制的某些特性为原理设计的 前提条件是必须对目的基因有一定的了解 需要设计引物 PCR原理图 PCR的过程 1 以DNA片段作模板 在90 高温下 分开成为单链DNA 2 以DNA小段寡聚核苷酸做引物 在50 的温度下 找到可以配对的正链和负链 形成互补结合 3 在70 高温下 合成一条与模板DNA单链 正 链或负链 互补结合的DNA新链 4 以上三个步骤周而复始 即反应体系的温度从90oC 50oC 75oC 目的基因的量不断增加反应体系中经历 变性 淬火 合成 重复 结果 目的基因的量成指数形式扩增 2n 高温的作用是 引物是怎样获得的 四种脱氧核苷三磷酸 4XdNTP 酶 高温DNA聚合酶 Taq酶 原料 第一步 获取目的基因方法 1 从基因文库中获取目的基因 2 利用PCR技术合成DNA3 mRNA差异显示法获得目的基因 反转录 由mRNA反转录形成cDNA mRNADNA单链DNA单链RNA DNA杂交分子RNA DNA杂交分子单链DNA单链DNA双链DNA 逆转录 使RNA降解 复制 核酸酶H 形成氢键 第一步 获取目的基因方法 1 从基因文库中获取目的基因 2 利用PCR技术合成DNA3 mRNA差异显示法获得目的基因 反转录 4 采用DNA合成仪人工合成长度不是很大的DNA片段 5 用机械的方法 如超声波把打成片段 原核生物基因表达的调控 乳糖代谢基因表达调控图解 有乳糖时 lacZ lacY lacA 调节基因 启动子 操纵基因 结构基因 RNA聚合酶 信使RNA 转录 翻译 阻抑物与乳糖结合后构象发生了改变 因而不能与操纵基因结合 使得结构基因进行转录 阻抑物 乳糖 转录 半乳糖苷酶 酶 酶 第二步 基因表达载体的构建 核心 目的基因与载体结合成为重组基因 需要哪两种工具 总结 表达载体需由哪几部分组成 复制原点启动子目的基因终止子标记基因 它们的作用是 第三步 将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞 什么叫转化 常用的转化方法有哪些 具体过程 第四步 目的基因的检测与鉴定 首先 其次 最后 还要 检测与鉴定哪些环节 具体方法 DNA分子杂交技术 基因探针 核酸分子探针是指特定的已知核酸片段 能与互补核酸序列退火杂交 用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测 满足 1 必须是单链 2 带有容易被检测出来的标记物 编码区上游 编码区下游 RNA聚合酶结合位点 RNA聚合酶结合位点 编码蛋白质 调控 调控 原核细胞 真核细胞 真核细胞 1 3基因工程的应用 请继续把表格完成 1 4蛋白质工程的崛起 蛋白质工程的概念是研究蛋白质的结构及结构与功能的关系 然后人为地设计一个新蛋白质 并按这个设计的蛋白质结构去改变其基因结构 从而产生新的蛋白质 或者从蛋白质结构与功能的关系出发 定向地改造天然蛋白质的结构 特别是对功能基因的修饰 也可以制造新型的蛋白质 一 蛋白质的改造 干扰素在体外保存困难玉米中赖氨酸含量比较低 将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸 第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸 第352位的苏氨酸变成异亮氨酸 二 蛋白质工程的基本原理 天然蛋白质的合成过程时怎样的 遵循中心法则 并需经过高级空间结构的转变 蛋白质工程的途径 预期蛋白质功能 设计蛋白质结构 推测氨基酸序列 相应的脱氧核苷酸序列 基因 投入生产 依赖于什么工程 根据什么预期 包括哪些方面的结构 依据是什么 讨论 某多肽链的一段氨基酸序列是 丙氨酸 色氨酸 赖氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 1 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列 请把相应的碱基序列写出来 有多少种 2 确定目的基因的碱基序列后 怎样才能合成或改造目的基因 DNA 1 怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列 请把相应的碱基序列写出来 有多少种 2 确定目的基因的碱基序列后 怎样才能合成或改造目的基因 DNA mRNA序列为 GCU 或C或A或G UGGAAA 或G AUGUUU 或C 脱氧核苷酸序列 CGA 或G或T或C ACCTTT 或C TACAAA 或G 16种 确定目的基因的碱基序列后 就可以根据人类的需要改造它 通过人工合成的方法或从基因库中获取 蛋白质工程操作程序的基本思路与基因工程的不同 基因工程是遵循中心法则 从DNA mRNA 蛋白质 折叠产生功能 生产出自然界已有的蛋白质 蛋白质工程是 确定蛋白质的功能 蛋白质应有的高级结构 蛋白质应具备的折叠状态 应有的氨基酸序列 应有的碱基排列 创造自然界不存在的蛋白质 蛋白质工程的进展和前景 1 蛋白质工程的诞生是有其理论与技术条件的 它是随着分子生物学 晶体学以及计算机技术的发展而诞生的 与基因组学 蛋白质组学 生物信息学的发展等因素有关2 现状 成功的例子不多 主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于正确的空间结构 而科学家目前对大多数蛋白质的空间结构了解很少 酶工程简介 酶工程就是指将酶所具有的生