基因工程的基本操作工具PPT精選文檔

1,別怕，這都是假想的圖片,2,3,基因工程的理論鋪墊,艾弗里：證明是遺傳物質(zhì)沃森和克里克：闡明雙螺旋結(jié)構(gòu)尼倫貝格：破譯遺傳密碼,1973年:美科恩：將兩種不同來源的分子進(jìn)行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá)，創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù)基因工程,1944195319601966,4,第一節(jié)基因工程,主要內(nèi)容：,（1）基因工程的概念（2）基因操作的工具（3）基因操作的基本步驟,5,.基因工程的概念,這種技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。,6,7,概念的把握,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,人類需要的基因產(chǎn)物,剪切,拼接,導(dǎo)入,表達(dá),打破種的界限，定向改造生物,基因重組,8,實(shí)例：用大腸桿菌生產(chǎn)人的胰島素,操作步驟：將人的胰島素基因（目的基因）轉(zhuǎn)移到大腸桿菌（受體細(xì)胞）中，通過微生物的發(fā)酵使大腸桿菌表達(dá)人的胰島素基因，從而獲得人的胰島素（結(jié)果）。,通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的個別基因復(fù)制出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向改造生物的遺傳性狀。,9,基因工程操作過程中常用的工具和酶有哪些？各自的功能是什么？看書：P10-12,基因操作的工具,基因的大小以納米計(jì)算，要對它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：,重播,切割位點(diǎn),實(shí)質(zhì)；2個磷酸二酯鍵的斷裂氫鍵會自然斷裂,DNA被限制酶切斷后有兩個反向互補(bǔ)的“黏性末端”（單鏈的片段）。被同一種限制酶切斷的幾個DNA具有相同的黏性末端，能夠通過互補(bǔ)進(jìn)行配對。,磷酸二酯鍵,切割位點(diǎn),看P10-11例題：-GAATTC-解答：切載體：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-切載體切目的基因,練一練：,、基因的針線DNA連接酶,連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。,重播,、基因的針線DNA連接酶,連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接或平口末端起來，使之成為一個完整的DNA分子。實(shí)質(zhì)：（氫鍵容易結(jié)合）催化形成磷酸二酯鍵。,17,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,18,“分子縫合針”DNA連接酶,兩者都是將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷之間的磷酸二酯鍵。但EcoliDNA連接酶只能“縫合”黏性末端不能“縫合”平末端；而T4DNA連接酶既能“縫合”黏性末端又能“縫合”平末端。,根據(jù)來源不同可分為:,EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶在性質(zhì)上兩者異同點(diǎn)：,19,DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？為什么？,不是一回事相同點(diǎn)：都形成磷酸二酯鍵不同點(diǎn)：1）DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵；而DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2）DNA聚合酶需要以一條DNA鏈為模板；而DNA連接酶不需要模板。,20,3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表達(dá)，首先得將這個基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去！能將目的基因送入細(xì)胞的工具就是運(yùn)載體。,運(yùn)載體必須同時(shí)滿足三個要求：具有多個限制酶切點(diǎn)；能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并復(fù)制表達(dá)；具有標(biāo)記基因。常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等；最早用的載體是一種環(huán)狀DNA質(zhì)粒。,目的基因插入位點(diǎn),22,基因操作的工具,一.“分子手術(shù)刀:限制性核酸內(nèi)切酶,來源:主要來自原核生物,作用:將外來的DNA切斷,結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端,二.“分子縫合針”:DNA連接酶,分類:EcoliDNA連接和T4DNA連接酶,作用:把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來,三.“分子運(yùn)輸車”:基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體,種類:質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等,條件:自我復(fù)制、限制酶切點(diǎn)、標(biāo)記基因、安全的、大小應(yīng)適合,23,1.以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵,C,24,2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A、能復(fù)制（）B、有多個限制酶切點(diǎn)C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DNA,D,25,3.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（）A、基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種B、重組DNA的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C、目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體,BD,26,4、下列關(guān)于限制酶的說法正確的是A、限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B、一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵,B,27,5、關(guān)于限制酶的說法中，正確的是（）A、限制酶是一種酶，只識別GAATTC堿基序列B、EcoRI切割的是GA之間的氫鍵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連接酶催化的反應(yīng)是()ADNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成氫鍵B黏性末端堿基之間形成氫鍵C兩個DNA片段黏性末端之間的縫隙的連接DA、B、C都不正確,C,D,28,7、作為基因的運(yùn)輸工具載體，必須具備的條件及理由是()A、能夠在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定地保存下來并大量復(fù)制，以便提供大量的目的基因B、具有多個限制酶切點(diǎn)，以便于目的基因的表達(dá)C具有某些標(biāo)記基因，以便為目的基因的表達(dá)提供條件D、能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存，以便于進(jìn)行篩選8、質(zhì)粒是基因工程最常見的載體，它的主要特點(diǎn)是能自主復(fù)制不能自主復(fù)制結(jié)構(gòu)很小是蛋白質(zhì)是環(huán)狀RNA是環(huán)狀DNA能“友好”地“借居”A、B、CD,C,A,29,9、在受體細(xì)胞中能檢測出目的基因是因?yàn)?)A、目的基因上有標(biāo)記B、質(zhì)粒具有某些標(biāo)記基因C、重組質(zhì)粒能夠復(fù)制D以上都不正確10、關(guān)于質(zhì)粒的敘述正確的是()A、質(zhì)粒是能夠自我復(fù)制的環(huán)狀DNA分子B、質(zhì)粒是唯一的載體C、重組質(zhì)粒是目的基因D、質(zhì)?？稍谒拗魍鈫为?dú)復(fù)制,B,A,30,11、下列黏性未端屬于同一限制酶切割而成的是A、B、C、D12、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、(1)(2)(3)B、(1)(2)(4)C、(1)(2)D、(1)(3),B,C,31,13、以下是兩種限制酶切割后形成的DNA片段，分析回答問題。(1)其中和是由一種限制酶切割形成的末端，兩者要重組成一個DNA分子，所用DNA連接酶通常是。(2)和是由另一種限制酶切割形成的末端，兩者要形成重組DNA片段，所用DNA連接酶通常是。,平,T4DNA連接酶,黏性,EcoliDNA連接酶,基因克隆操作,33,基因工程的操作步驟有哪些？各個步驟如何進(jìn)行？看書P12,目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。,基因操作的基本步驟,(一）提取目的基因?qū)⑿枰幕驈墓w生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來。,提取目的基因的方法,直接分離基因(從基因文庫中獲?。B槍法,將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到受體生物的不同細(xì)胞中去。只要有一個細(xì)胞獲得了需要的目的基因并得以表達(dá)，基因工程就算成功了。該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。,人工合成基因法,有兩種方法：直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。,DNA合成儀,（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因P14,逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。,37,質(zhì)粒,DNA分子,限制酶處理,一個切口兩個黏性末端,兩個切口獲得目的基因,DNA連接酶,重組DNA分子（重組質(zhì)粒）,同一種,(二)目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,4.過程:,38,(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,轉(zhuǎn)化,方法,將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞,將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,基因槍法,花粉管通道法,顯微注射法,感受態(tài)細(xì)胞,目的基因進(jìn)入_內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_和_的過程,受體細(xì)胞,穩(wěn)定,表達(dá),39,(四)目的基因的檢測與鑒定,檢查是否成功,檢測,鑒定,檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因,檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等,方法,方法,方法,DNA分子雜交,分子雜交,抗原抗體雜交,40,從蘇云金芽苞桿菌中提取抗蟲基因,從土壤農(nóng)桿菌中提取帶有選擇性標(biāo)記的質(zhì)粒,同一種限制酶處理,抗蟲基因與質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒,將重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌,篩選,將土壤農(nóng)桿菌與棉花細(xì)胞混合培養(yǎng),侵染,重組質(zhì)粒將抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞并整合到棉花的DNA上,植物組織培養(yǎng),獲得抗蟲棉,抗蟲棉的培育流程圖：-P13積極思維,41,42,1）基因工程依據(jù)的遺傳學(xué)原理是（）A基因突變B基因重組C染色體變異DDNA復(fù)制,練習(xí),B,43,2）以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來,C,練習(xí),44,3）不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是A、能復(fù)制（）B、有多個限制酶切點(diǎn)C、具有標(biāo)記基因D、它是環(huán)狀DNA,D,練習(xí),45,4）有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（）A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來B、限制性內(nèi)切酶可用于目的基因的獲取C、目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D、人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶,A,練習(xí),46,5）有關(guān)基因工程的敘述正確的是（）A、限制酶只在獲得目的基因時(shí)才用B、重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體D、只要把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞就會產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì),D,練習(xí),47,6）基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基