最新基因工程的原理和技术课件

基因工程的原理和技术基因工程的原理和技术1一、基因工程的操作步骤：

①目的基因的获取；②形成重组DNA分子；③重组DNA导入受体细胞；④筛选含有目的基因的受体细胞；⑤目的基因表达。一、基因工程的操作步骤：2最新基因工程的原理和技术课件3最新基因工程的原理和技术课件4最新基因工程的原理和技术课件5最新基因工程的原理和技术课件6最新基因工程的原理和技术课件7最新基因工程的原理和技术课件8人工合成基因的方法反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA③化学方法合成目的基因人工合成基因的方法反转录法③化学方法合成目的基因9蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成双链DNA(即目的基因)反转录合成目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)③化学方法合成目的基因通过化学合成的目的基因是否含有粘性末端？蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推10大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌重组DNA分子重组DNA分子例如：从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫蛋白的基因如果运气不好，在打成小片段时，有可能把抗虫基因打断……基因组文库大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌11如何从基因文库中获取目的基因?大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌重组DNA分子重组DNA分子基因组文库对基因组文库的所有细菌进行逐一筛查找出有抗虫蛋白的菌落该菌落所携带的基因片段就含有目的基因例如：从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫蛋白的基因容易吗？如何从基因文库中获取目的基因?大片段DNA打成许多小片段小片12

2、形成重组DNA分子（构建基因表达载体)基因表达载体的组成启动子目的基因终止子复制起点标记基因通常用同一种限制酶切割目的基因和载体(质粒)，形成相同的粘性末端，再用DNA连接酶将二者连接,形成重组DNA分子（基因表达载体）。2、形成重组DNA分子（构建基因表达载体)基因表达载体的组133、将重组DNA导入受体细胞转化常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。3、将重组DNA导入受体细胞转化常用的受体细胞：有大肠141.将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法2.将重组DNA导入动物细胞显微注射技术（最多、最有效）3.将重组DNA导入微生物细胞Ca2+处理，以增加细菌细胞壁的通透性。1.将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法2.将重组D15（1）将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法（1）将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法16（2）将重组DNA导入动物细胞显微注射技术提纯基因表达载体体外显微注射入受精卵受精卵移植（2）将重组DNA导入动物细胞显微注射技术提纯基因表达载体体17重组质粒大肠杆菌的拟核目的基因氨苄青霉素抗性基因（标记基因）将细菌用CaCl2处理，使细胞处于感受态，可促进细胞吸收DNA分子（3）如果是导入微生物（如细菌）重组质粒大肠杆菌的拟核目的基因氨苄青霉素抗性基因（标记基因）18

感受态：细胞处于容易吸收外源性DNA的状态。处于感受态的细胞称为感受态细胞.CaCl20℃重组载体感受态细胞42℃感受态：细胞处于容易吸收外源性DNA的状态。CaCl20℃19抗氨苄青霉素基因α点为目的基因与质粒A的结合点四环素抗性基因目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。抗氨苄青霉素基因α点为目的基因与四环素抗性基因目前把重组质粒20

4.筛选含有目的基因的受体细胞目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记：－－－如以质粒做为载体可进行抗性的检测原理：质粒上有抗生素的抗性基因方法：利用选择培养基筛选4.筛选含有目的基因的受体细胞目的基因是否导入受体生物中需21思考：通常为什么要选用含有两个标记基因的运载体？思考：通常为什么要选用含有两个标记基因的运载体？22没有质粒含目的基因的质粒正常质粒没有质粒含目的基因的质粒正常质粒23没有质粒含目的基因的质粒正常质粒没有质粒含目的基因的质粒正常质粒24①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键）②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质（表达）（2）常用的技术：①DNA分子杂交技术②蛋白质分子（抗原－抗体）间的杂交5.目的基因的表达（1）内容：①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键）②25（2）基因工程的的原理及技术分子水平：DNA分子杂交技术核心－－DNA探针目的基因的脱氧核苷酸（单链）序列片段用荧光分子或放射性同位素标记看能否形成杂合的双链区（2）基因工程的的原理及技术分子水平：DNA分子杂交技术核心26检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定等过程:A.首先取出转基因生物的基因组DNAB.用含目的基因的DNA片段(单链)用放射性同位素等作标记,以此做探针C.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中方法:DNA分子杂交方法:分子杂交方法:抗原抗体杂交过程:用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA.检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的27目的基因与质粒的连接目的基因与质粒的连接28

基因DNA文库的构建

将总DNA经过酶解，分离不同长短的DNA片段。包含的基因片段分别克隆在质粒或噬菌体载体上，感染细菌或体外包装到噬菌体颗粒上便构成了该生物的基因文库。基因DNA文库的构建29基因探针：

基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特30DNA分子杂交示意图采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。DNA分子杂交示意图采用一定的技术手段，将两种生物31基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带32传统的遗传育种方法有哪些？传统的遗传育种方法能否解决不同种生物优良性状的重组问题？基因工程技术如何解决不同种生物优良性状的重组问题？基因工程的应用传统的遗传育种方法有哪些？基因工程的应用33基因工程的应用一、基因工程与作物育种二、基因工程与疾病治疗（１）基因工程药物（2）基因诊断（3）基因治疗三、

基因工程与环境保护基因工程的应用一、基因工程与作物育种二、基因工程与疾病治疗（34基因工程的应用一、基因工程与作物育种1.抗虫转基因植物2.抗病转基因植物3.其他抗逆转基因植物（如抗盐、抗旱、抗除草剂植物等）4.利用转基因改良植物的品质基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种2）抗逆性品种基因工程在畜牧养殖业上的应用:基因工程的应用一、基因工程与作物育种1.抗虫转基因植物2.抗35基因工程与疾病治疗

基因工程药品的生产在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。基因工程与疾病治疗基因工程药品的生产在传统的药品生产中，某36基因工程胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。胰岛素分子结构基因工程胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从37基因工程胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!胰岛素生产车间基因工程胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培38基因工程干扰素干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。干扰素生产车间干扰素分子结构基因工程干扰素干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人39SCID的基因工程治疗重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的基因（ada）发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。SCID患者生存在无菌环境中SCID的基因工程治疗重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正40基因治疗SCID的过程基因治疗SCID的过程41基因工程与生态环境保护基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。基因工程与生态环境保护基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解42

结束语谢谢大家聆听！！！43

结束语谢谢大家聆听！！！43基因工程的原理和技术基因工程的原理和技术44一、基因工程的操作步骤：

①目的基因的获取；②形成重组DNA分子；③重组DNA导入受体细胞；④筛选含有目的基因的受体细胞；⑤目的基因表达。一、基因工程的操作步骤：45最新基因工程的原理和技术课件46最新基因工程的原理和技术课件47最新基因工程的原理和技术课件48最新基因工程的原理和技术课件49最新基因工程的原理和技术课件50最新基因工程的原理和技术课件51人工合成基因的方法反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA③化学方法合成目的基因人工合成基因的方法反转录法③化学方法合成目的基因52蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成双链DNA(即目的基因)反转录合成目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)③化学方法合成目的基因通过化学合成的目的基因是否含有粘性末端？蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推53大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌重组DNA分子重组DNA分子例如：从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫蛋白的基因如果运气不好，在打成小片段时，有可能把抗虫基因打断……基因组文库大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌54如何从基因文库中获取目的基因?大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌重组DNA分子重组DNA分子基因组文库对基因组文库的所有细菌进行逐一筛查找出有抗虫蛋白的菌落该菌落所携带的基因片段就含有目的基因例如：从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫蛋白的基因容易吗？如何从基因文库中获取目的基因?大片段DNA打成许多小片段小片55

2、形成重组DNA分子（构建基因表达载体)基因表达载体的组成启动子目的基因终止子复制起点标记基因通常用同一种限制酶切割目的基因和载体(质粒)，形成相同的粘性末端，再用DNA连接酶将二者连接,形成重组DNA分子（基因表达载体）。2、形成重组DNA分子（构建基因表达载体)基因表达载体的组563、将重组DNA导入受体细胞转化常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。3、将重组DNA导入受体细胞转化常用的受体细胞：有大肠571.将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法2.将重组DNA导入动物细胞显微注射技术（最多、最有效）3.将重组DNA导入微生物细胞Ca2+处理，以增加细菌细胞壁的通透性。1.将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法2.将重组D58（1）将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法（1）将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法59（2）将重组DNA导入动物细胞显微注射技术提纯基因表达载体体外显微注射入受精卵受精卵移植（2）将重组DNA导入动物细胞显微注射技术提纯基因表达载体体60重组质粒大肠杆菌的拟核目的基因氨苄青霉素抗性基因（标记基因）将细菌用CaCl2处理，使细胞处于感受态，可促进细胞吸收DNA分子（3）如果是导入微生物（如细菌）重组质粒大肠杆菌的拟核目的基因氨苄青霉素抗性基因（标记基因）61

感受态：细胞处于容易吸收外源性DNA的状态。处于感受态的细胞称为感受态细胞.CaCl20℃重组载体感受态细胞42℃感受态：细胞处于容易吸收外源性DNA的状态。CaCl20℃62抗氨苄青霉素基因α点为目的基因与质粒A的结合点四环素抗性基因目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A，只有少数导入的是重组质粒。抗氨苄青霉素基因α点为目的基因与四环素抗性基因目前把重组质粒63

4.筛选含有目的基因的受体细胞目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记：－－－如以质粒做为载体可进行抗性的检测原理：质粒上有抗生素的抗性基因方法：利用选择培养基筛选4.筛选含有目的基因的受体细胞目的基因是否导入受体生物中需64思考：通常为什么要选用含有两个标记基因的运载体？思考：通常为什么要选用含有两个标记基因的运载体？65没有质粒含目的基因的质粒正常质粒没有质粒含目的基因的质粒正常质粒66没有质粒含目的基因的质粒正常质粒没有质粒含目的基因的质粒正常质粒67①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键）②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质（表达）（2）常用的技术：①DNA分子杂交技术②蛋白质分子（抗原－抗体）间的杂交5.目的基因的表达（1）内容：①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键）②68（2）基因工程的的原理及技术分子水平：DNA分子杂交技术核心－－DNA探针目的基因的脱氧核苷酸（单链）序列片段用荧光分子或放射性同位素标记看能否形成杂合的双链区（2）基因工程的的原理及技术分子水平：DNA分子杂交技术核心69检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定等过程:A.首先取出转基因生物的基因组DNAB.用含目的基因的DNA片段(单链)用放射性同位素等作标记,以此做探针C.使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明目的基因已插入染色体DNA中方法:DNA分子杂交方法:分子杂交方法:抗原抗体杂交过程:用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA.检测—鉴定——①检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的70目的基因与质粒的连接目的基因与质粒的连接71

基因DNA文库的构建

将总DNA经过酶解，分离不同长短的DNA片段。包含的基因片段分别克隆在质粒或噬菌体载体上，感染细菌或体外包装到噬菌体颗粒上便构成了该生物的基因文库。基因DNA文库的构建72基因探针：

基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特73DNA分子杂交示意图采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。DNA分子杂交示意图采用一定的技术手段，将两种生物74基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带75传统的遗传育种方法有哪些？传统的遗传育种方法能否解决不同种生物优良性状的重组问题？基因工程技术如何解决不同种生物优良性状的重组问题？基因工程的应用传统的遗传育种方法有哪些？基因工程的应用76基因工程的应用一、基因工程与作物育种二、基因工程与疾病治疗（１）基因工程药物（2）基因诊断（3）基因治疗三、

基因工程与环境保护基因工程的应用一、基因工程与作物育种二、基因工程与疾病治疗（77基因工程的应用一、基因工程与作物育种1.抗虫转基因植物2.抗病转基因植物3.其他抗逆转基因植物（如抗盐、抗旱、抗除草剂植物等）4.利用转基因改良植物的品质基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种2）抗逆性品种基因工程在畜牧养殖业上的应用:基因工程的应用一、基因工程与作物育种1.抗虫转基因植物2.抗78基因工程与疾病治疗

基因工程药品的生产在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。