高中生物选修三基因工程ppt课件

.,1-1DNA重组技术的基本工具,.,一、基因工程的概念,基因工程是指按照，进行严格的设计，并通过和技术，赋予生物以新的，从而创造出更符合人们需要的新的和。,DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,获取基因体外重组导入基因表达基因,人类需要的新的生物类型和生物产品,人们的意愿,DNA重组,转基因,遗传特性,生物类型,生物产品,.,二、DNA重组技术的基本工具,限制性核酸内切酶“分子手术刀”DNA连接酶“分子缝合针”载体“分子运输车”,.,识别某种双链DNA分子特定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。,主要是从原核生物中分离纯化而来,1、来源：2、作用：3、特点：4、结果：,片段的末端的形式,黏性末端,平末端,(一）限制性核酸内切酶（限制酶）-“分子手术刀”,特异性-特定序列、特定位点,形成DNA的双链片段,.,（二）DNA连接酶-“分子缝合针”,1、种类：2、作用部位：,两类,磷酸二酯键,.,2、运载体必须具备的条件：（1）具有一个或多个限制酶切点，以便与目的基因连接；（2）能够在受体细胞中复制并稳定地保存，以便目的基因的遗传；（3）具有某些标记基因，以便进行重组DNA的筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等）；（4）对受体细胞无害；（5）大小合适，以便提取和体外操作。,1、运载体的作用：（1）将目的基因转移到受体细胞中去；（2）使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传；（3）使目的基因能够表达和发挥作用。,（三）运载体-“分子运输车”,.,质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌拟核DNA外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。,要对天然质粒进行人工改造,常用的运载体有：质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等,.,1.以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只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：具有一个或多个限制酶切点，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,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、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的形成在生物体外完成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,D,练习,.,练习,CTGCAG,GACGTC,ACTG,GCCG,GCTTAA,GCCG,GTCA,AATTCG,.,2.2基因工程的基本操作程序,第5章生态系统及其稳定性,.,基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：1、；2、；3、；4、。其中核心是。,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,基因表达载体的构建,.,一、获取目的基因,1、目的基因：在基因操作中使用的外源基因。它主要是的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。,编码蛋白质,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（1）从基因文库中获取,基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。,基因文库,基因组文库,-包含一种生物的所有基因,部分基因文库,-包含一种生物的部分基因（如cDNA文库）,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（1）从基因文库中获取,基因组文库和cDNA文库的构建和比较,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（1）从基因文库中获取,从构建好的基因文库中获取目的基因：依据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（2）用PCR技术扩增目的基因,PCR技术：在生物复制特定的核酸合成技术。,体外,DNA片段,PCR技术原理：。,DNA双链复制,.,55-60：与单链模板相应互补序列结合；,一、获取目的基因,2、获取方法：,（2）用PCR技术扩增目的基因,90-95：目的基因的双链模板在热力作用下，断裂，形成单链DNA;,氢键,引物,过程：,70-75：在作用下进行延伸。,DNA聚合酶（Taq酶）,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（2）用PCR技术扩增目的基因,PCR技术的条件：模板：原料：引物：酶：温度控制：,目的基因两条链,四种游离的脱氧核苷酸,（一小段与目的基因模板链互补的）一对DNA单链,热稳定DNA聚合酶（Taq酶）,高温低温中温,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（2）用PCR技术扩增目的基因,PCR结果：,使目的基因以形式在短时间内大量扩增。,指数,.,一、获取目的基因,2、获取方法：,（3）用化学方法人工合成,如果基因比较小，又已知，可以通过用化学方法直接人工合成,核苷酸序列,DNA合成仪,.,二、基因表达载体的构建,1、目的：,（1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以给下一代；,（2）使目的基因能够和发挥作用,遗传,表达,.,二、基因表达载体的构建,2、过程：,载体,目的基因,同一种限制酶,具有黏性末端的载体,具有相同黏性末端的目的基因,重组DNA分子,DNA连接酶,（重组载体）,.,二、基因表达载体的构建,3、组成：,启动子+目的基因+终止子+标记基因+(复制原点）,.,三、将目的基因导入受体细胞,1、转化的概念,2、转化的方法,植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法,动物：显微注射技术,微生物：Ca2+处理法,此外还有,3、转化的受体细胞,植物：常用体细胞,动物：受精卵,微生物：常用大肠杆菌、酵母菌等,.,四、目的基因的表达和鉴定,1、导入的鉴定：DNA分子杂交技术,2、转录的鉴定：核酸分子杂交技术,3、翻译的鉴定：抗原-抗体杂交技术,4、个体水平的鉴定：抗虫、抗病等的感染、接种实验,分子水平鉴定,.,.,T,磷酸二酯键,A,.,大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶所识别的序列有什么特点?,限制酶所识别的序列，无论是6个碱基还是4个、8个碱基，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。,.,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。,.,平末端：当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,.,。,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端,.,能带着插入的目的基因一起复制,有切割位点,标记基因的作用鉴别受体细胞中是否含目的基因。如将来可用含青霉素的培养基鉴别，将含目的基因的细胞筛选出来。,.,PCR技术聚合酶链式反应,概念：原理：前提：,PCR扩增仪,DNA双链复制的基本原理,一段已知的目的基因的核苷酸序列,是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术,.,四种脱氧核苷酸,一对引物,热稳定DNA聚合酶(Taq酶）,模板DNA(含有目的基因),温度控制,条件：,方式：以_方式扩增，即_（n为扩增循环的次数）,结果：,目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增,指数,2n,.,过程：,a、DNA变性（90-96）：双链DNA模板在热作用下，_断裂，形成_,b、退火（复性55-60）：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部_。,c、延伸（70-75）：在Taq酶的作用下，从引物的5端3端延伸，合成与模板互补的_。,氢键,单链DNA,双链,DNA链,.,复制原点+启动子+目的基因+终止子+标记基因,重组（基因表达）载体的结构组成,.,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的转录标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将有目的基因的细胞筛选出来,.,限制酶在原核生物中的作用,原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。,.,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫基因),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