基因工程(根据汉水丑生老师思路)ppt课件.ppt
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1、基因工程基因工程基因工程:又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技术重组技术。通。通俗的说,就是按照人们的意愿,把一种生物俗的说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,放到另一种生物的细胞里,定向定向地改造生物地改造生物的的遗传性状遗传性状。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多基因工程基因工程:又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技术重组技术。通。通俗的说,就是按照人们的意愿,把一种生物俗的说,就是
2、按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,放到另一种生物的细胞里,定向定向地改造生物地改造生物的的遗传性状遗传性状。一、一、DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具准确切割准确切割DNA的工具(的工具(“分子手术刀分子手术刀”)限制酶限制酶DNA片段的连接工具(片段的连接工具(“分子缝合针分子缝合针”)DNA连接酶连接酶基因转移工具(基因转移工具(“分子运输车分子运输车”)运载体运载体1、限制酶、限制酶 识别识别一种一种特定特定的核苷酸的核苷酸序列序列,并且能在,并且能在特定特定的的切点切点上切割上切割DNA
3、分子。分子。EcoR黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端限制酶切割的是什么?限制酶切割的是什么?两个脱氧核两个脱氧核苷酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键.磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序(1)目的基因的获取)目的基因的获取(2)基因基因表达载体表达载体的构建的构建(3)将目的基因导入受体细胞)将目的基因导入受体细胞
4、(4)目的基因的检测与鉴定)目的基因的检测与鉴定寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多一、目的基因的获取一、目的基因的获取1、目的基因:、目的基因:主要指的是编码蛋白质的主要指的是编码蛋白质的结构基因结构基因,也可以,也可以是一些具有调控作用的因子。是一些具有调控作用的因子。2、获取方法:、获取方法:(1)从)从基因文库基因文库中获取目的基因;中获取目的基因;(2)利用)利用PCR技术扩增目的基因;技术扩增目的基因;(3)通过)通过DNA合成仪用化学方法直接合成合成仪用化学方法直接合成寒假来临,不少的高中毕业生和大学
5、在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多(一)从基因文库中获取目的基因(一)从基因文库中获取目的基因1.什么叫基因文库?什么叫基因文库?将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNA片断,导入到片断,导入到受体菌的群体受体菌的群体中,中,每个受体菌分别含有这种生物的不同每个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为基因文库。基因,称为基因文库。基因文库基因文库 基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库(cDNA文库)文库)寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很
6、多基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较文库类型文库类型文库类型文库类型cDNAcDNA文库文库文库文库基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库文库大小文库大小文库大小文库大小基因中启动子基因中启动子基因中启动子基因中启动子基因中内含子基因中内含子基因中内含子基因中内含子基因多少基因多少基因多少基因多少物种间基因交流物种间基因交流物种间基因交流物种间基因交流小小大大某种生物的部分基因某种生物的部分基因 某种生物的全部基因某种生物的全部基因寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的
7、寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多真核细胞的基因结构真核细胞的基因结构编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子不能够编码蛋白质的序列叫做内含子启动子启动子终止子终止子内含子:内含子:外显子:外显子:寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因文库的比较基因组文库和部分基因
8、文库的比较文库类型文库类型文库类型文库类型cDNAcDNA文库文库文库文库基因组文库基因组文库基因组文库基因组文库文库大小文库大小文库大小文库大小基因中启动子基因中启动子基因中启动子基因中启动子基因中内含子基因中内含子基因中内含子基因中内含子基因多少基因多少基因多少基因多少物种间基因交流物种间基因交流物种间基因交流物种间基因交流小小大大无无有有无无有有某种生物的部分基因某种生物的部分基因 某种生物的全部基因某种生物的全部基因可以可以部分基因可以部分基因可以寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多(二)利用(二)利用PC
9、R技术扩增目的基因技术扩增目的基因PCR多聚酶链式反应多聚酶链式反应 是一项生物是一项生物体外复制体外复制特定特定DNA片片段的核酸合成段的核酸合成技术技术。通过此技术,可。通过此技术,可获取大量的目的基因。获取大量的目的基因。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多模板DNA95寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多PCR的基本原理PCR反应条件PCR过程PCR的特点50引物1引物2DNA引物寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打
10、工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多PCR的基本原理PCR反应条件PCR过程PCR的特点引物1引物2DNA引物72Taq酶Taq酶寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多PCR的基本原理PCR反应条件PCR过程PCR的特点72第1轮结束第2轮开始寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多PCR的基本原理PCR反应条件PCR过程PCR的特点955072TaqTaqTaqTaq寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选
11、择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多PCR的基本原理PCR反应条件PCR过程PCR的特点72第2轮结束寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多a a、DNADNA变性(变性(90-9590-95):双链):双链DNADNA模板模板 在热作用下,在热作用下,_断裂,形成断裂,形成_b b、退火(、退火(复性复性55-6555-65):系统温度降低,引):系统温度降低,引 物与物与DNADNA模板结合,形成局部模板结合,形成局部_。c c、延伸(、延伸(70-7570-75):在):在
12、TaqTaq酶的作用下,从酶的作用下,从 引物的引物的55端端33端延伸,合成与模板互补端延伸,合成与模板互补 的的_。氢键氢键单链单链DNADNA双链双链DNADNA链链n 过程:过程:高温变性、低温退火、适温延伸三步曲高温变性、低温退火、适温延伸三步曲1 1个个DNADNA分子进行分子进行PCRPCR扩增扩增,循环循环4 4次,理论上至次,理论上至少需要几个引物?少需要几个引物?(24-1)2=30寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多PCR技术扩增与技术扩增与DNA复制的比较复制的比较PCRPCR技术技术DNA
13、DNA复制复制相相同同点点原理原理原料原料条件条件不不同同点点解旋解旋方式方式场所场所酶酶结果结果碱基互补配对碱基互补配对四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸模板、能量、酶模板、能量、酶DNADNA在高温下在高温下变性解旋变性解旋解旋酶催化解旋酶催化体外复制体外复制主要主要在细胞核内在细胞核内热稳定的热稳定的DNADNA聚合酶聚合酶细胞内的细胞内的DNADNA聚合酶聚合酶大量的大量的DNADNA片段片段形成整个形成整个DNADNA分子分子基因较小,核苷酸序列已知,可以基因较小,核苷酸序列已知,可以利用利用DNA合成仪人工合成合成仪人工合成(三)人工合成法(三)人工合成法-不需要模板二、基因二、基因表达
14、载体表达载体的构建的构建 目的:目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。基因工程的核心基因工程的核心a、目的基因、目的基因b、启动子、启动子c、终止子、终止子d、标记基因、标记基因e、复制原点、复制原点寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多表达载体启动子:启动子:位于基因的首端的一段位于基因的首端的一段特殊的特殊的DNADNA片断,它是片断,它是RNARNA聚合酶聚合酶识别和结合的部位识别和结合的部位,有了它才能,有了它才能驱动基因转录出驱动基因转录出mRNAmR
15、NA,最终获得最终获得蛋白质蛋白质终止子:终止子:位于基因的尾端的一段位于基因的尾端的一段特殊的特殊的DNADNA片断,片断,能终止能终止mRNAmRNA的的转录转录标记基因标记基因的作用是的作用是为了为了鉴别鉴别受体受体细胞中是否含有目的基因,从而细胞中是否含有目的基因,从而将有目的基因的细胞筛选出来将有目的基因的细胞筛选出来寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多 用一定的用一定的_切割切割 质粒,使其出现一个切质粒,使其出现一个切 口,露出口,露出_。用用_切断目切断目 的基因,使其产生的基因,使其产生_ _ _
16、。将切下的目的基因片段插入质粒的将切下的目的基因片段插入质粒的_处,处,再加入适量再加入适量_,形成了一个重组,形成了一个重组 DNA DNA分子(重组质粒)分子(重组质粒)限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶相同的黏性末端相同的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶过程过程:注意:载体注意:载体与与表达载体表达载体的区别的区别二者都有标记基因和复制原点两部分二者都有标记基因和复制原点两部分DNADNA片段。表达片段。表达载体在载体基础上增加了载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子目的基因、启动子、终止子三部分结构三部分结构使用同种限制酶分别切割目的基因和质粒,使其露
17、出相同的黏性末端,再加入DNA连接酶。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多三、将目的基因导入受体细胞三、将目的基因导入受体细胞转化转化 目的基因进入目的基因进入_内,并且在内,并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞将目的基因导入将目的基因导入动物细胞动物细胞将目的基因导入将目的基因导入微生物细胞微生物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法显微注射法显微注射法CaCa2+2+处理法处理法寒假来临
18、,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多农杆菌转化法农杆菌转化法 农杆菌特点:易感染农杆菌特点:易感染双子叶植物双子叶植物和和裸子植物裸子植物,对大多数单子叶植物没有感染能力。对大多数单子叶植物没有感染能力。原理:原理:TiTi质粒上的质粒上的T-DNAT-DNA可以转移到受体细胞,可以转移到受体细胞,并整合到受体细胞染色体的并整合到受体细胞染色体的DNADNA上。上。基因枪法:基因枪法:目的基因导入目的基因导入单子叶植物单子叶植物细胞细胞花粉管通道法:花粉管通道法:将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞寒假来临,不少的
19、高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2、将目的基因导入动物细胞方法:显微注射法方法:显微注射法目的基因表达载体提纯目的基因表达载体提纯 取卵(取卵(受精卵受精卵)显微注射显微注射 转基因受精卵转基因受精卵 转基因转基因动物动物寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多3、将目的基因导入微生物细胞微生物作受体细胞原因:微生物作受体细胞原因:繁殖快繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少、多为单细胞、遗传物质相对少常用菌:大肠杆菌常用菌:大肠杆菌常用法:常用法:CaC
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