基因工程的基本操作工具PPT精选文档

1,别怕，这都是假想的图片,2,3,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,1944195319601966,4,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,5,.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。,6,7,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,8,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。,9,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：-GAATTC-解答：切载体：切目的基因：-GAATTC-GAATTC-GAATTC-GAATTC-GAATTC-CTTAAG-CTTAAG-CTTAAG-GAATTC-GAATTC-GAATTC-CTTAAG-CTTAAG-CTTAAG-,(1），5-GACGTC-3(2），-AGGCCT-(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。,17,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,18,“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。,根据来源不同可分为:,EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶在性质上两者异同点：,19,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。,20,3、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,22,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、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,23,1.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,24,2.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,25,3.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,26,4、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,27,5、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GA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()ADNA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DA、B、C都不正确,C,D,28,7、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、CD,C,A,29,9、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,30,11、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是A、B、C、D12、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,31,13、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,EcoliDNA连接酶,基因克隆操作,33,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)。,37,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:,38,(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,39,(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,40,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,41,42,1）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DDNA复制,练习,B,43,2）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,44,3）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,45,4）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,46,5）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,47,6）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