生物高考复习《生物科技》专题系列课件04：《基因工程的基本内容》.ppt

2010生物高考复习 生物科技 专题系列课件 4 基因工程的基本内容 一基因工程的基本内容 主要内容 1 基因工程的概念2 基因操作的工具3 基因操作的基本步骤 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 实质 基因重组 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 与运载体dna拼接导入 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 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 抗虫基因与运载体dna连接 关键步骤三 抗虫基因导入受体 棉花 细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具 二 基因操作的工具 关键步骤一的工具 关键步骤二的工具 关键步骤三的工具 基因的剪刀 限制性内切酶基因的针线 dna连接酶基因的运载工具 运载体 基因的剪刀 限制性内切酶 简称限制酶 限制酶是在生物体 主要是微生物 内的一种酶 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 特点 特异性 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并且能在特定的切点上切割dna分子 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 限制酶 a a t t g c c t t a a g 磷酸二脂键 什么叫黏性末端 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 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 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 就似乎可以合成重组的dna分子了 基因的针线 dna连接酶 基因的针线 dna连接酶 dna连接酶可把黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 即把梯子两边扶手的断口连接起来 这样一个重组的dna分子就形成了 外源基因 如抗虫基因 怎样才能导入受体细胞 如棉花细胞 导入过程需要运输工具 运载体 运载体的作用有哪些 作用一 作为运载工具 将外源基因 抗虫基因 转移到受体细胞 棉花细胞 中去 作用二 利用运载体在受体细胞 棉花细胞 内 对外源基因 抗虫基因 进行大量复制 作为运载体必须具备哪些条件 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 常用的运载体主要有两类 1 细菌细胞质的质粒2 噬菌体或某些动植物病毒 质粒 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位 包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的dna分子 现在习惯上用来专指细菌 酵母菌和放线菌等生物中核以外的dna分子 质粒是基因工程最常用的运载体 绝大多数细菌质粒都是闭合环状dna分子 有的一个细菌中有一个 有的一个细菌中有多个 大肠杆菌的质粒 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 其中常含有抗药基因 如抗四环素的标记基因 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完成 四个基本步骤 三 基因操作的基本步骤 1 提取目的基因2 目的基因与运载体结合3 将目的基因导入受体细胞4 目的基因的检测和表达 目的基因 目的基因是人们所需要转移或改造的基因 如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因 还有植物的抗病 抗病毒 抗细菌 基因 种子贮藏蛋白的基因 以及人的胰岛素基因 干扰素基因等 步骤一 目的基因的提取 目的基因的提取方法 直接分离基因人工合成基因 反转录法根据已知的氨基酸序列合成dna 鸟枪法 在获取真核细胞中的目的基因时 一般用人工合成基因的方法 哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术 1 dna序列自动测序仪 2 pcr技术 对提取出来的基因进行核苷酸序列分析 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增 步骤二 目的基因与运载体重组 1 用一定的限制酶切割质粒 使其出现一个切口 露出黏性末端 2 用同一种限制酶切断目的基因 使其产生相同的黏性末端 3 将切下的目的基因片段插入质粒的切口处 再加入适量dna连接酶 形成了一个重组dna分子 重组质粒 目的基因与运载体的结合过程 实际上是不同来源的基因重组的过程 常用的受体细胞 有大肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌 酵母菌和动植物细胞等 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 步骤三 目的基因导入受体细胞 导入过程 运载体为质粒 受体细胞为细菌 受体细胞 细菌 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 氯化钙 大量的目的基因 步骤四 目的基因的检测和表达 检测 通过检测标记基因的有无 来判断目的基因是否导入 检测方法 将受体细胞放在含有青霉素或四环素的培养皿中培养 若存活 则导入成功 若死亡 则重组质粒没有导入受体细胞 不能 受体细胞必须表现出特定的性状 才能说明目的基因完成了表达 受体细胞摄入dna分子后就说明目的基因完成了表达吗 表达 通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达 若不能表达 要对抗虫基因再进行修饰 怎样检验抗虫基因在棉细胞内是否表达呢 没有抗虫基因的棉植株 有抗虫基因的棉植株 棉铃虫 虫没有死 虫被杀死 没有表达 目的基因表达 1 提取目的基因 从小鼠的细胞内提取dna 同时选择具有选择标记的大肠杆菌质粒 如选择能抗四环素的质粒 并将其提取出来 2 目的基因与运载体结合 用同一种限制酶分别切割小鼠细胞核中的dna和质粒dna 使其产生相同的黏性末端 将切割下的目的基因与切割后的质粒混合 并加入适量的连接酶 获得含有小鼠 珠蛋白基因的重组质粒 3 将目的基因导入受体细胞 将含有小鼠 珠蛋白基因的重组质粒导入到对四环素敏感的大肠杆菌中 4 对目的基因进行检测 将上述大肠杆菌放到加有四环素的培养基上的培养 能够正常生长的大肠杆菌就含有目的基因 反之则没有 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 基因控制的性状都能在后代表现出来 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 dna连接酶将黏性末端的碱基对连接起来b 限制性内切酶用于目的基因的获得c 目的基因须由运载体导入受体细胞d 人工合成目的基因不用限制性内切酶 a 练习 4 有关基因工程的叙述正确的是 a 限制酶只在获得目的基因时才用b 重组质粒的形成在细胞内完成c 质粒都可作为运载体d 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 d 练习 5 基因工程是在dna分子水平上进行设计施工的 在基因操作的基本步骤中 不进行碱基互补配对的步骤是 a 人工合成目的基因b 目的基因与运载体结合c 将目的基因导入受体细胞d 目的基因的检测和表达 c 练习 供体细胞中dna 许多dna片段 限制酶 载入 运载体 导入 受体细胞 产生含有目的基因的细胞 目的基因 分离 外源dna扩增 操作简便广泛使用 优点 工作量大 盲目 分离出来的有时并非一个基因 缺点 鸟枪法 散弹射击法 适用范围 一般用于获取原核细胞中的目的基因 反转录法 以目的基因转录成的信使rna为模板 反转录成互补的单链dna 然后在酶的作用下合成双链dna 从而获得所需的基因 目的基因的mr