基因工程(浙版老师).ppt

下面是DNA分子平面图 说出图中1 11的名称 1 胞嘧啶2 腺嘌呤3 鸟嘌呤4 胸腺嘧啶5 脱氧核糖6 磷酸7 脱氧核苷酸8 碱基对9 氢键10 一条脱氧核苷酸链11 磷酸二酯键 11 什么叫基因工程 把一种生物的遗传物质DNA 目的基因 移到另一种生物的细胞中去 并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达 2 基因工程的核心是构建重组DNA分子 因此 早期也将基因工程称为重组DNA技术 第一章基因工程 原理 基因重组 操作水平 DNA分子水平 结果 定向地改造生物的遗传性状 获得人类所需要的品种 第一节工具酶的发现和基因工程的诞生 基因工程的理论基础 1 DNA是细胞生物的遗传物质2 DNA双螺旋结构3 遗传信息传递方式 基因工程的技术保障 基因工程的工具1 DNA分子剪刀 限制性核酸内切酶2 DNA分子缝合针 DNA连接酶3 DNA分子运输车 质粒与病毒 一 限制性核酸内切酶 约4000种 1 高度特异性的酶 某种该酶只能识别双链DNA分子的某种特殊核苷酸序列 只能把特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 2 来源 主要来自微生物 如大肠杆菌 EcoR 限制酶 AAGCTT TTCGAA Sma限制酶 A TTCGA AGCTT A 思考 1 要想获得某个特定性状的基因 必须要用限制酶切 个切口 可产生 个黏性末端 2 4 2 把两种不同的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 二 DNA连接酶 1 作用 将互补配对 或相同 的两个粘性末端连接起来 使之成为一个完整的DNA分子 2 DNA连接酶的作用位点是 相邻的两个脱氧核苷酸的切口 即生成 磷酸二酯键 产生4个磷酸二酯键 把目的基因与运载体连接起来 目的基因 运载体 DNA切断为2片段 切断的DNA缝合起来 DNA断裂为单个脱氧核苷酸 单个脱氧核苷酸连接为DNA 断开DNA的2条链的氢键 切断2个磷酸二酯键 产生2个磷酸二酯键 断开所有磷酸二酯键 产生许多磷酸二酯键 碱基对之间的氢键 几种酶的比较 三 基因的运输工具 运载体 标记基因 便于筛选 2 质粒 能够自主复制的双链环状DNA分子 在细菌和酵母菌中 位于细胞溶胶 染色体之外 质粒含抗生素抗性基因 如四环素抗性基因 便于筛选 1 运载体种类 质粒 噬菌体 动植物病毒 质粒 DNA分子 同种限制酶剪切 两个切口获得目的基因 DNA连接酶 重组DNA分子 重组质粒 一个切口两个黏性末端 DNA重组技术的三件工具 限制性内切酶 DNA连接酶 载体 如 质粒 同种限制性内切酶 同种限制性内切酶 2 组 重组DNA的形成 3 导 重组DNA导入受体细胞 4 筛 筛选含目的基因的受体细胞 第二节基因工程的原理和技术原理 基因工程原理 让目的基因在宿主细胞中稳定表达 什么是目的基因 人们需要的感兴趣的基因 如抗虫基因 抗病基因 抗除草剂基因 人胰岛素基因 人干扰素基因等 5 达 目的基因表达 1 获 目的基因的获得 基因工程的基本操作步骤 第一步 获得目的基因 化学方法合成目的基因 如胰岛素基因 从基因文库中寻找 目的基因的序列是已知的 聚合酶链式反应 PCR 扩增目的基因 目的基因的序列是未知的 供体生物全部DNA 限制性核酸内切酶 所有基因 包括目的基因 与载体连接导入 受体菌群体 基因文库 从基因文库中寻找目的基因 第二步 形成重组DNA分子 核心 质粒 目的基因 同种限制性核酸内切酶处理 两个切口获得目的基因 DNA连接酶 重组DNA分子 重组质粒 一个切口两个黏性末端 受体细胞 如大肠杆菌 氯化钙处理细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制 2 将重组DNA导入细菌 第三步 将重组DNA分子导入受体细胞 1 常用的受体细胞 大肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌 酵母菌 动植物细胞等 质粒 3 将重组DNA导入植物细胞 目的基因 组织培养 4 重组DNA导入动物细胞 受体细胞 鼠受精卵 目的基因 人生长激素基因 普通鼠 对照 巨型鼠 为什么把目的基因注入动物受精卵 答 可使动物的每个细胞都含目的基因 第四步 筛选含有目的基因受体细胞可以通过检测标记基因的有无 判断目的基因是否导入 筛选原理 质粒上有标记基因筛选方法 利用选择培养基筛选如 重组DNA分子 由具有青霉素抗性基因的质粒和目的基因组合形成 则可检测受体细胞是否具有青霉素抗性 判断目的基因是否导入受体细胞 2 表达成功的标志 第五步 目的基因的表达 是否有目的基因表达的产物 能否表现特定的性状 1 经过第四步筛选 受体细胞已经含有目的基因 但是目的基因在受体细胞中可能不表达 举例 转入了人胰岛素原基因的大肠杆菌 可以合成人胰岛素原 是否有目的基因表达的产物 转入了抗虫基因的抗虫棉 能否抗虫 能否表现特定的性状 观看抗虫棉视频 基因操作的基本步骤示意图 基因工程说明哪些问题 1 不同的基因能拼接在一起 说明了基因都具有双链结构 都是由四种脱氧核苷酸构成 2 一种生物的基因在另一种生物体内能够表达 而不影响其他基因的表达 这说明基因是有遗传效应的DNA片段 具有一定的独立性 同时可以说明各种生物共用一套遗传密码 1 限制性核酸内切酶的作用实际上就是把DNA上某些化学键打断 如一种能对GAATTC专一识别的限制性核酸内切酶 打断的化学键是 A G与A之间的键B G与C之间的键C A与T之间的键D 磷酸与脱氧核糖之间的键2 下列DNA连接酶的作用叙述正确的是 A DNA连接酶的基本组成单位是脱氧核苷酸B 将单个核苷酸加到DNA片段的骨架上连接起来 重新形成磷酸二酯键C 连接DNA链上碱基之间的氢键D 将断开的两个DNA片段的骨架连接起来 重新形成磷酸二酯键 D D 3 质粒是基因工程常用的载体 它的特点是 能自主复制 不能复制 结构简单 单链DNA 环状DNA 含有标记基因A B C D 4 质粒之所以能做基因工程的运载体 是由于它A 含蛋白质 从而能完成生命活动B 能自我复制 保持连续性C 是RNA 能指导蛋白质的合成D 具有环状结构 能携带目的基因 A B 5 用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质 下列叙述不正确的是A 常用相同的限制性内切酶处理的基因和质粒B DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C 可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质D 导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达6 下列关于基因工程的叙述 正确的是 A限制性内切酶的切口一定是GAATTC碱基序列 B一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C目的基因就是指DNA质粒 D只要检测出受体含有目的基因 目的基因就一定能成功地进行表达 B B 7 基因工程又叫基因拼接技术 1 在该技术中 用人工合成方法获得目的基因的途径之一是 以目的基因转录的为模板 成互补的单链DNA 然后在酶的作用下合成 2 基因工程的受体细胞有细菌 真菌 3 假设以大肠杆菌质粒作为运载体 并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因 将切割后的运载体与目的基因片段混合 并加入DNA连接酶 连接产物至少有种环状DNA分子 它们分别是 信使RNA 逆转录 双链DNA 目的基因 动植物细胞 3 运载体自连的 目的基因片段自连的 运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子 8 甲 乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法 下列叙述错误的是 A 甲方法可建立该细菌的基因文库B 乙方法可用于人工合成基因C 甲方法要以脱氧核苷酸为原料D 乙方法需要逆转录酶参与 C 9 如图是用基因工程技术培育抗棉铃虫的转基因棉花过程 下列有关该过程叙述错误的是 A 抗虫基因的表达产物为多肽B 抗虫基因的插入一般不会改变受体细胞的染色体结构C 受体细胞除去细胞壁更利于基因的导入D 通过Ti质粒上的抗性基因筛选试管苗 D 第三节基因工程的应用 应用要点 基因工程与遗传育种 转基因植物 转基因动物 基因工程与疾病治疗 基因工程药物 基因治疗 基因工程与生态环境保护 难以杂交 抗害虫 2 转基因动物 1 含义 转入了 的动物 2 培育优点 省时 省力 3 转基因动物优良性状举例 的转基因鼠 鱼和猪 有抗病能力的转基因鸡和牛等 外源基因 生长速度加快 思考感悟转基因技术育种克服了传统育种时间长 远缘亲本难以杂交的缺陷 对吗 提示 对 基因工程育种只需用一年时间 并且可以在不同的物种之间进行 二 基因工程与疾病治疗1 基因工程药物 蛋白质 胰腺 糖蛋白 血液 酵母菌 2 基因治疗 1 含义 向目标细胞中 的基因 以 基因的缺陷 达到治疗的目的 思考 基因治疗是指正常基因导入目标细胞中 纠正或补偿基因缺陷 通过基因表达出正常蛋白质从而达到治疗的目的 并非是替换基因 对吗 引入正常功能 纠正或补偿 对 2 实例 1990年 美国首例重度 基因治疗成功 1991年 我国首例 基因治疗也获得满意结果 三 基因工程与生态环境保护1 利用细菌发酵和转基因植物生产聚羟基烷酯 用于合成可降解的 2 改造分解石油的细菌 提高其分解石油的能力 3 利用转基因微生物吸收环境中的 降解有毒化合物和处理工业废水 免疫缺陷症 B型血友病 新型塑料 重金属 我国科学家已成功运用基因工程技术 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并表达 培育出了抗虫棉 下列有关叙述中不正确的是 A 抗虫基因在棉花细胞的表达要依赖于碱基互补配对原则B 重组DNA分子中一个碱基对改变 不一定导致毒蛋白的毒性丧失C