基因工程的基本操作工具.ppt

别怕 这都是假想的图片 基因工程的理论铺垫 艾弗里 证明 是遗传物质沃森和克里克 阐明 双螺旋结构尼伦贝格 破译遗传密码 1973年 美 科恩 将两种不同来源的 分子进行体外重组 并首次实现了在大肠杆菌中的表达 创立了定向改造生物的新技术 基因工程 1944195319601966 第一节基因工程 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 基因工程的概念 这种技术是在生物体外 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 概念的把握 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 打破种的界限 定向改造生物 基因重组 实例 用大肠杆菌生产人的胰岛素 操作步骤 将人的胰岛素基因 目的基因 转移到大肠杆菌 受体细胞 中 通过微生物的发酵使大肠杆菌表达人的胰岛素基因 从而获得人的胰岛素 结果 通俗地说 就是按照人们的意愿 把一种生物的个别基因复制出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 定向改造生物的遗传性状 基因工程操作过程中常用的工具和酶有哪些 各自的功能是什么 看书 P10 12 基因操作的工具 基因的大小以纳米计算 要对它进行剪切 拼接等操作 没有非常精细的工具是不行的 进行基因操作最少需要以下三种工具 重播 切割位点 实质 2个磷酸二酯键的断裂氢键会自然断裂 DNA被限制酶切断后有两个反向互补的 黏性末端 单链的片段 被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端 能够通过互补进行配对 磷酸二酯键 切割位点 看P10 11例题 G AATTC 解答 切载体 切目的基因 G AATTC G AATTC G AATTC G AATTC G AATTC CTTAA G CTTAA G CTTAA G GAATTC GAATTC GAATTC CTTAAG CTTAAG CTTAAG 1 5 G ACGTC 3 2 AGG CCT 3 AATT 切载体 切目的基因 练一练 基因的针线 DNA连接酶 连接酶的作用是 将互补配对的两个黏性末端连接起来 使之成为一个完整的DNA分子 重播 基因的针线 DNA连接酶 连接酶的作用是 将互补配对的两个黏性末端连接或平口末端起来 使之成为一个完整的DNA分子 实质 氢键容易结合 催化形成磷酸二酯键 A A T T G C C T T A A G 分子缝合针 DNA连接酶 两者都是将双链DNA片段 缝合 起来 恢复被限制酶切开的两个核苷之间的磷酸二酯键 但E coliDNA连接酶只能 缝合 黏性末端不能 缝合 平末端 而T4DNA连接酶既能 缝合 黏性末端又能 缝合 平末端 根据来源不同可分为 E coliDNA连接酶T4DNA连接酶在性质上两者异同点 DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗 为什么 不是一回事相同点 都形成磷酸二酯键不同点 1 DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上 形成磷酸二酯键 而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键2 DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板 而DNA连接酶不需要模板 3 基因的运输工具 运载体 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 能将目的基因送入细胞的工具就是运载体 运载体必须同时满足三个要求 具有多个限制酶切点 能在宿主细胞内稳定保存并复制表达 具有标记基因 常用的载体有质粒 噬菌体 动植物病毒等 最早用的载体是一种环状DNA 质粒 目的基因插入位点 基因操作的工具 一 分子手术刀 限制性核酸内切酶 来源 主要来自原核生物 作用 将外来的DNA切断 结果 产生黏性末端或平末端 二 分子缝合针 DNA连接酶 分类 E coliDNA连接和T4DNA连接酶 作用 把黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 三 分子运输车 基因进入受体细胞的载体 种类 质粒 噬菌体 动植物病毒等 条件 自我复制 限制酶切点 标记基因 安全的 大小应适合 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 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 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 4 下列关于限制酶的说法正确的是A 限制酶广泛存在于各种生物中 但微生物中很少B 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C 不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D 限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键 B 5 关于限制酶的说法中 正确的是 A 限制酶是一种酶 只识别GAATTC碱基序列B EcoRI切割的是G A之间的氢键C 限制酶一般不切割自身的DNA分子 只切割外源DNAD 限制酶只存在于原核生物中6 DNA连接酶催化的反应是 A DNA复制时母链与子链之间形成氢键B 黏性末端碱基之间形成氢键C 两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接D A B C都不正确 C D 7 作为基因的运输工具 载体 必须具备的条件及理由是 A 能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制 以便提供大量的目的基因B 具有多个限制酶切点 以便于目的基因的表达C 具有某些标记基因 以便为目的基因的表达提供条件D 能够在宿主细胞中复制并稳定保存 以便于进行筛选8 质粒是基因工程最常见的载体 它的主要特点是 能自主复制 不能自主复制 结构很小 是蛋白质 是环状RNA 是环状DNA 能 友好 地 借居 A B C D C A 9 在受体细胞中能检测出目的基因是因为 A 目的基因上有标记B 质粒具有某些标记基因C 重组质粒能够复制D 以上都不正确10 关于质粒的叙述正确的是 A 质粒是能够自我复制的环状DNA分子B 质粒是唯一的载体C 重组质粒是目的基因D 质粒可在宿主外单独复制 B A 11 下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是A B C D 12 要使目的基因与对应的载体重组 所需的两种酶是 1 限制酶 2 连接酶 3 解旋酶 4 还原酶A 1 2 3 B 1 2 4 C 1 2 D 1 3 B C 13 以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段 分析回答问题 1 其中 和是由一种限制酶切割形成的末端 两者要重组成一个DNA分子 所用DNA连接酶通常是 2 和是由另一种限制酶切割形成的末端 两者要形成重组DNA片段 所用DNA连接酶通常是 平 T4DNA连接酶 黏性 E coliDNA连接酶 基因克隆操作 基因工程的操作步骤有哪些 各个步骤如何进行 看书P12 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 一 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 提取目的基因的方法 直接分离基因 从基因文库中获取 鸟枪法 将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段 再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去 只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达 基因工程就算成功了 该法最大的缺点是带有很大的盲目性 工作量大 成功率低 且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去 人工合成基因法 有两种方法 直接合成法 根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序 再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序 用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因 DNA合成仪 3 利用PCR技术扩增目的基因P14 逆转录法 以信使RNA为模板 在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA 基因 质粒 DNA分子 限制酶处理 一个切口两个黏性末端 两个切口获得目的基因 DNA连接酶 重组DNA分子 重组质粒 同一种 二 目的基因与运载体结合 4 过程 三 将目的基因导入受体细胞 转化 方法 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 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 显微注射法 感受态细胞 目的基因进入 内 并且在受体细胞内维持 和 的过程 受体细胞 稳定 表达 四 目的基因的检测与鉴定 检查是否成功 检测 鉴定 检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因 检测目的基因是否转录出了mRNA 检测目的基因是否翻译成蛋白质 抗虫鉴定 抗病鉴定 活性鉴定等 方法 方法 方法 DNA分子杂交 分子杂交 抗原抗体杂交 从苏云金芽苞杆菌中提取抗虫基因 从土壤农杆菌中提取带有选择性标记的质粒 同一种限制酶处理 抗虫基因与质粒结合形成重组质粒 将重组质粒导入土壤农杆菌 筛选 将土壤农杆菌与棉花细胞混合培养 侵染 重组质粒将抗虫基因导入棉花细胞并整合到棉花的DNA上 植物组织培养 获得抗虫棉 抗虫棉的培育流程图 P13 积极思维 1 基因工程依据的遗传学原理是 A 基因突变B 基因重组C 染色体变异D DNA复制 练习 B 2 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 3 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 4 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 限制性内切酶可用于目的基因的获取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 5 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 只要把目的基因导入受体细胞就会产生相应的蛋白质 D 练习 6 基因工程是在DNA分子水平上进行设