基因工程及其應(yīng)用工具介紹非常詳細(xì)

基因工程及其應(yīng)用工具介紹非常詳細(xì)第1頁/共45頁別名操作環(huán)境操作對象操作水平結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平定向改造生物性狀，獲得人類需要的基因產(chǎn)物原理基因重組（廣義）對概念的理解第2頁/共45頁普通棉蘇云金桿菌：含抗蟲基因，能表達(dá)毒性很強的蛋白質(zhì)晶體----伴胞晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死?？瓜x棉實例展示第3頁/共45頁培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的關(guān)鍵步驟有哪些？普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞(含抗蟲基因)實例展示抗蟲棉花(有抗蟲特性)與運載體DNA拼接第4頁/共45頁培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌內(nèi)提取出來2.TWO抗蟲基因與運載體DNA連接3.THREE抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體第5頁/共45頁二、基因操作的工具1.基因的剪刀1）名稱：限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)

本質(zhì)：蛋白質(zhì)2）分布：主要在微生物體內(nèi)3）切割對象：磷酸二酯鍵

4）特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。專一性第6頁/共45頁限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過程EcoRI限制酶識別GAATTC的序列后，并在G和A之間將這段序列切開，那將會發(fā)生什么樣的變化？第7頁/共45頁

黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。結(jié)果：切開了1個切口，形成了2個黏性末端剪切的對象是磷酸二酯鍵第8頁/共45頁

G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’

A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵第9頁/共45頁10仔細(xì)觀察各限制酶識別的特定序列，找出切割后各自的黏性末端限制酶的識別序列第10頁/共45頁模型構(gòu)建1CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端結(jié)果：切開了？個切口，形成了？個黏性末端第11頁/共45頁

被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:是第12頁/共45頁2.基因的針線1）名稱：DNA連接酶本質(zhì)：蛋白質(zhì)2）作用對象：連接DNA片段間的磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵第13頁/共45頁DNA連接酶的作用過程點擊播放第14頁/共45頁兩DNA片段要具有互補的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶連接雙鏈DNA片段中互補的黏性末端缺口第15頁/共45頁AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用

DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？

不是，連接的對象不同第16頁/共45頁基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割DNA連接酶連接的是DNA骨架上的缺口，不是堿基間的氫鍵第17頁/共45頁模型構(gòu)建2使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG第18頁/共45頁DNA連接酶的作用是：A.子鏈和母鏈之間形成氫鍵

B.黏性末端之間形成氫鍵

C.兩個DNA末端間的縫隙連接（磷酸二酯鍵）

D.A、B、C都對C第19頁/共45頁下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…

G…A.①③；②④B.①②；③④

C.①④；②③D.以上都不對A第20頁/共45頁據(jù)右圖所示，有關(guān)工具酶功能的敘述不正確的是（）A.限制性內(nèi)切酶可以切斷a處，DNA連接酶可以連接a處B.DNA聚合酶可以連接a處C.解旋酶可以使b處解開D.連接C處的酶可以為DNA連接酶D第21頁/共45頁3.基因的運輸工具1）名稱：運載體

本質(zhì)：DNA2）常用種類：a.質(zhì)粒(最常用)(小型環(huán)狀DNA)b.噬菌體

或某些動植物病毒(DNA病毒）第22頁/共45頁質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.

第23頁/共45頁運載體需要的條件：⑴有1~多個限制酶切點（2）導(dǎo)入基因能在受體細(xì)胞中復(fù)制、表達(dá)（3）有某些標(biāo)記基因，便于篩選（2）假如目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不能復(fù)制或不能轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)基因生物能有預(yù)想的效果嗎？⑴運載體如果沒有切割位點將會怎樣？（3）目的基因有沒有進(jìn)入受體細(xì)胞，如何去發(fā)現(xiàn)？

第24頁/共45頁不屬于質(zhì)粒被選為基因運載體的理由是

A、能復(fù)制（）

B、有多個限制酶切點

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD下列說法是否正確？基因工程中用到了3大工具酶：限制酶、DNA連接酶、運載體錯第25頁/共45頁三、基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因與運載體結(jié)合2將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞3目的基因的檢測和表達(dá)4第26頁/共45頁第27頁/共45頁GAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGTAAATTCGGCTA用識別GAATTC的限制酶切割用相同的限制酶重組質(zhì)粒(重組DNA)+DNA連接酶AATTCGGCTTAA目的基因AATTCGGCTTAA切開的質(zhì)粒質(zhì)?；蚬こ痰幕具^程第28頁/共45頁重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞能接納重組質(zhì)粒的活細(xì)胞稱為受體細(xì)胞導(dǎo)入擴增受體細(xì)胞常用的受體細(xì)胞是？導(dǎo)入的方法?目的基因的篩選和表達(dá)為什么要篩選？如何篩選？篩選的結(jié)果？如何判斷目的基因真正起作用？第29頁/共45頁導(dǎo)入接種培養(yǎng)接種培養(yǎng)接種培養(yǎng)含有四環(huán)素的完全培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基大腸桿菌不含抗四環(huán)素基因證明：不存活含有四環(huán)素的完全培養(yǎng)基證明：大腸桿菌的受體細(xì)胞含有目的基因

四環(huán)素抗性基因

四環(huán)素抗性基因存活如何把導(dǎo)入了目的基因的受體細(xì)胞篩選出來？存活第30頁/共45頁無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物

第31頁/共45頁12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性內(nèi)切酶2.基因的針線

——ＤＮＡ連接酶

3.基因的運輸工具

——運載體

基因工程的操作步驟基因工程的原理小結(jié)基因重組2.目的基因與運載體結(jié)合1.目的基因的提取3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測與表達(dá)第32頁/共45頁四、基因工程的應(yīng)用一、基因工程與作物育種第33頁/共45頁轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。第34頁/共45頁生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊第35頁/共45頁2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。第36頁/共45頁胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!第37頁/共45頁3、環(huán)境保護

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。第38頁/共45頁

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。第39頁/共45頁exercise基因工程的正確操作步驟是:①使目的基因與運載體結(jié)合②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求④提取目的基因③②④①

B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②小試身手第40頁/共45頁要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是()

①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③A第41頁/共45頁基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于A.自然界現(xiàn)存在生物體內(nèi)的基因

B.自然突變產(chǎn)生的新基因

C.人工誘變產(chǎn)生的新基因

D.科學(xué)家在實驗室中人工合成的基因A第42頁/共45頁下列關(guān)于基因工程的敘述中,正確的是:A.限制酶只用于切割提取目的基因

B.細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA均可作運載體

C.DNA連接酶可用于目的基因和運載體的連接

D.重組DNA分子一旦進(jìn)入受體細(xì)胞,基因工程則完成.以下說法正確的是:A.目的基因是指重組DNA

B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

C.DNA重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體

D.只要受體細(xì)胞中含有目的基因，目的