基因工程基本原理及操作程序ppt课件.ppt

基因工程 选修3专题一 1 基因工程的概念 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术 通俗的说就是按照人们的意愿 把一种生物的某种基因提取出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 定向的改造生物的遗传性状 2 苏云金杆菌 棉花细胞 抗虫棉的培育 3 基因工程的概念 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术 通俗的说就是按照人们的意愿 把一种生物的某种基因提取出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 定向的改造生物的遗传性状 4 DNA片段的连接工具 分子缝合针 DNA连接酶 基因转移工具 分子运输车 运载体 一 DNA重组技术的基本工具 准确切割DNA的工具 分子手术刀 限制酶 5 特点 一种限制酶只能识别DNA的一种核苷酸序列 并在特定的位点切割DNA 1 限制酶 6 限制性内切酶 限制酶 7 限制酶切割的是么 切割DNA分子两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 8 切割DNA分子后形成什么 黏性末端 在中轴线两侧切割DNA 平末端 在中轴线处切割DNA 9 会产生互补的黏性末端 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 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 10 11 将双链DNA分子片段 缝合 起来 恢复两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键 DNA连接酶连接的是什么 2 DNA连接酶 12 A A T T G C C T T A A G 磷酸二酯键 磷酸二酯键 13 基因的针线 DNA连接酶 14 DNA连接酶的种类 T4DNA连接酶 连接黏性末端和平末端 E coliDNA连接酶 黏性末端 15 3 运载体 常用的运载体 质粒 噬菌体和动植物病毒等 标记基因 便于进行检测 质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中 是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子 16 特点 1 结构简单 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2 具多种限制酶的单一切点 以便与外源基因连接 3 具有某些标记基因 便于进行筛选 4 对宿主细胞没有伤害 作用 将目的基因导入受体细胞 常用运载体 质粒动植物病毒噬菌体 17 基因工程基本操作的四个步骤 1 目的基因的获取 18 一 目的基因的获取 2 获取目的基因的常用方法 19 从基因文库中获取目的基因 基因文库 将含有某种生物不同基因的许多DNA片断 导入到受体菌的群体中 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 称为基因文库 20 基因组文库 通过对受体菌群体的培养而储存一种生物的全部基因 21 cDNA文库的构建 提取生物某发育时期mRNA 单链DNA 逆转录酶 双链的cDNA 只含该生物的部分基因 与载体连接导入受体菌群储存起来 22 基因组文库和部分基因组文库 cDNA文库 比较 23 真核细胞的基因结构 编码区 RNA聚合酶的结合位点 内含子 外显子 能转录翻译成蛋白质 不能转录翻译成蛋白质 启动子 终止子 内含子 外显子 24 基因组文库和cDNA文库的比较 25 利用PCR技术扩增目的基因 人工合成法 基因较小 核苷酸序列已知 可以利用DNA合成仪人工合成 26 目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗传给下一代 同时使目的基因能够表达和发挥作用 质粒 目的基因 启动子 终止子 二 基因表达载体的构建 27 启动子 位于基因的首端的一段特殊的DNA片断 它是RNA聚合酶识别和结合的部位 有了它才能驱动基因转录出mRNA 最终获得蛋白质终止子 位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断 能终止mRNA的转录标记基因 为了鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 从而将有目的基因的细胞筛选出来 28 限制酶 黏性末端 同一种限制酶 相同的黏性末端 切口 DNA连接酶 用同种限制酶分别切割目的基因和质粒 使之露出相同的粘性末端 再加入DNA连接酶 29 三 将目的基因导入受体细胞 转化 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 显微注射法 目的基因进入受体细胞内 并在受体细胞内维持稳定和表达的过程 30 农杆菌转化法农杆菌特点 易感染双子叶植物和裸子植物 对大多数单子叶植物没有感染能力 原理 Ti质粒上的T DNA可以转移到受体细胞 并整合到受体细胞染色体的DNA上 31 基因枪法 单子叶植物 花粉管通道法 抗虫棉 32 目的基因表达载体提纯取卵 受精卵 显微注射转基因受精卵转基因动物 显微注射法 33 显微注射法 34 用Ca2 处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子 将目的基因导入微生物细胞 35 四 目的基因的检测与鉴定 36 四 目的基因的检测与鉴定 分子水平检测 个体水平鉴定 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 37 DNA分子杂交原理 互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链 即能够进行杂交 这种结合是特异的 即严格按照碱基互补配对进行 因此 当用探针和转基因生物的DNA杂交时候 如果出现杂交带 用特殊的显影装置可以看见 则说明目的基因已插入受体细胞的染色体DNA中 基因探针 是一小段单链的DNA或RNA 带有放射性同位素标记 并能与目的基因的的一条链发生碱基互补配对 38 39 检测目的基因是否转录出了mRNA 检测目的基因是否翻译出了蛋白质 检测抗虫棉是否翻译出毒蛋白 从苏云金杆菌中提取毒蛋白 注入某种动物体内 从动物的血清中分离相应抗体 并用荧光标记该抗体 然后用标记的抗体与抗虫棉的细胞提取液混合 若出现杂交带 则表明抗虫基因已在棉花细胞被表达 40 基因工程的基本操作程序 获取目的基因从基因文库中获取利用PCR技术扩增化学方法人工合成构建基因表达载体目的基因 质粒 启动子 终