基因工程的基本内容改.ppt

,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。是指按照人们的意愿，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，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状，和产生出人类需要的基因产物。,一、基因工程的概念,基因工程概念的解读,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,实质：,（定向）基因重组,检测与鉴定,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花(无抗虫特性)的DNA,苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因（目的基因或外源基因）,与运载体DNA拼接导入,含抗虫基因棉花细胞的DNA,转基因的棉花植株(有抗虫特性),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,基因工程培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,从苏云金杆菌细胞内提取出来抗虫基因,关键步骤二：,抗虫基因与运载体DNA拼接,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：,“分子手术刀”限制性核酸内切酶,“分子缝合针”DNA连接酶,“分子运输车”运载体,、基因的剪刀限制性核酸内切酶（限制酶）,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子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。目前已发现的限制酶有4000多种。,（）、限制酶的作用特点,限制性核酸内切酶(称限制酶)能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且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,如:大肠杆菌(E.coli)中的某种限制酶只能识别GAATTC核苷酸序列，并在G和A之间将这段序列切开。,（2）、限制酶的作用实例,重播,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。,DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。,（3）、DNA片段末端的形式,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。,黏性末端,DNA片段末端有几种形式？,参看P5图，回答：,平末端,当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端,当限制酶在它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开时，产生的是平末端,有黏性末端和平末端两种,那么，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基有什么特点呢？,不管是产生黏性末端还是平末端，在中轴线两侧的双链DNA上的碱基旋转对称,DNA片段末端有几种形式？,思考：,要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。,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。,是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的DNA分子了?,实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。,思考：,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。,、基因的针线DNA连接酶,重播,(1)DNA连接酶的作用：,催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将两个相邻的脱氧核苷酸连接起来，使两个DNA片段成为一个完整的分子。,根据来源不同DNA连接酶可分为哪两类？,EcoliDNA连接酶：从大肠杆菌中分离得到,(2)DNA连接酶的种类及作用特点：,DNA连接酶的种类：,T4DNA连接酶：从T4噬菌体中分离得到,不同类型的DNA连接酶在作用上两者又有什么异同呢？,共性：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。,DNA连接酶的作用特点：,区别：但EcoliDNA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。,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：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。,思考：,外源（目的）基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？,3.“分子运输车”载体,原理：病毒，细菌等的侵染性。,常用的载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒,（1）载体的种类,质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，且具有自我复制能力的小型双链环状DNA分子。,为什么质粒可以作为基因工程最常用的载体呢？,有的一个细菌中有一个质粒，有的一个细菌中有多个质粒。,所有的质粒都可以作为运载体吗？,不是。只有具备了一定条件的质粒才可以充当运载体。,（2）作为运载体必须具备的条件,1）能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；2）具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。4）必需是安全的，不会对受体细胞有害。5）大小应适合，便于提取和操作。6）有启动子和终止子。7）比较容易得到。,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:EcoliDNA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、动植物病毒等,条件:自我复制、多种多个限制酶切点、标记基因、安全的、大小应适合等,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、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,巩固练习,2）下列不是基因载体具备的条件的是A、能自我复制（）B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNA,D,巩固练习,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、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶,A,巩固练习,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、质粒都可作为载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,D,巩固练习,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,巩固练习,6.下列关于质粒的叙述，正确的是A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的,7.科学家将含人的-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及（）ADNA按照碱基互补配对原则自我复制BDNA以其一条链为模板合成RNAC按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质DRNA以自身为模板自我复制,8.在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分别是指()A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶B.噬菌体、质粒、DNA连接酶C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒,9.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测C.增加质粒分子的分子量D.便于与外源基因连接,10.有关基因工程的叙述正确的是（）A.限制性内切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.质粒都可作运载体D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,11.生物细胞中含有细胞质基因的结构是()A.细胞核和染色体B染色体和核糖体C线粒体和质粒D线粒体和叶绿体,12.目前常被使用的基因载体有（）A质粒B噬菌体C染色体D动、植物病毒,13.1997年，科学家将动物体