基因工程教學(xué)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1基因工程教學(xué)基因工程教學(xué)2第1頁/共49頁原原 理理：表達(dá)水平表達(dá)水平：過程：過程：基因重組基因重組DNADNA分子水平分子水平1 1、定向改造某些性狀、定向改造某些性狀2 2、克服遠(yuǎn)緣雜交、克服遠(yuǎn)緣雜交意義：意義：第2頁/共49頁原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 RNARNA聚合酶結(jié)合位點聚合酶結(jié)合位點啟動子啟動子終止子終止子終止子：終止子：位于基因的尾端的一段特殊的位于基因的尾端的一段特殊的DNADNA片斷，它能片斷，它能阻礙阻礙RNARNA聚合酶的移動，并使其從聚合酶的移動，并使其從DNAD

2、NA模板鏈上脫離下來模板鏈上脫離下來，使轉(zhuǎn)錄終止。，使轉(zhuǎn)錄終止。RNARNA聚合酶聚合酶: :能夠識別啟動子上的結(jié)合位點并與其結(jié)能夠識別啟動子上的結(jié)合位點并與其結(jié)合的一種蛋白質(zhì)合的一種蛋白質(zhì).(.(以模板轉(zhuǎn)錄然后脫落以模板轉(zhuǎn)錄然后脫落) )啟動子：啟動子：位于基因首端一段能與位于基因首端一段能與RNARNA聚合酶結(jié)合并能起聚合酶結(jié)合并能起始始mRNAmRNA合成的序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。合成的序列。沒有啟動子，基因就不能轉(zhuǎn)錄。第3頁/共49頁不能轉(zhuǎn)錄為信使不能轉(zhuǎn)錄為信使RNARNA，不，不能能 編碼蛋白質(zhì)。編碼蛋白質(zhì)。：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使：能轉(zhuǎn)錄相應(yīng)的信使RNARNA，能，能 編碼蛋白

3、質(zhì)編碼蛋白質(zhì) 編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)原核原核細(xì)胞細(xì)胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)在遺傳信息的表達(dá)過程中在遺傳信息的表達(dá)過程中起著調(diào)控作用起著調(diào)控作用非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 啟動子啟動子終止子終止子第4頁/共49頁編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)RNARNA聚合酶聚合酶結(jié)合位點結(jié)合位點內(nèi)含子內(nèi)含子 外顯子外顯子 能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子（但能轉(zhuǎn)錄為（但能轉(zhuǎn)錄為mRNAmRNA，轉(zhuǎn)錄后剪切掉），轉(zhuǎn)錄后剪切掉）啟動子啟動子終

4、止子終止子編碼區(qū)上游編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游編碼區(qū)下游 內(nèi)含子：內(nèi)含子： 外顯子：外顯子： 真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)第5頁/共49頁真核真核細(xì)胞細(xì)胞的的 基因基因結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)編碼區(qū)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)的序列：在遺傳信息的表達(dá)過程中起在遺傳信息的表達(dá)過程中起著調(diào)控作用著調(diào)控作用第6頁/共49頁原核細(xì)胞原核細(xì)胞 真核細(xì)胞真核細(xì)胞不 同 點不 同 點相 同 點相 同 點原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)比較：原核細(xì)胞與真核細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)比較：非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū) 都由能夠都由能

5、夠編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì)的編碼區(qū)和的編碼區(qū)和具有具有調(diào)控作用調(diào)控作用的非編碼區(qū)組成的非編碼區(qū)組成編碼區(qū)是編碼區(qū)是連續(xù)連續(xù)的的編碼區(qū)是間隔的編碼區(qū)是間隔的，不連續(xù)不連續(xù)的的外顯子外顯子 內(nèi)含子內(nèi)含子 啟動子啟動子終止子終止子第7頁/共49頁2.基因工程的三大理論基礎(chǔ)基因工程的三大理論基礎(chǔ)第8頁/共49頁(3) 1958年Crick又提出了遺傳信息傳遞的“中心法則”; 1964年Marshall Nirenberg和Gobind Khorana等破譯了64個遺傳密碼，從而闡明了遺從而闡明了遺傳信息的流向和表達(dá)問題傳信息的流向和表達(dá)問題第9頁/共49頁基因工程誕生的理論基礎(chǔ)基因工程誕生的理論基礎(chǔ)第10

6、頁/共49頁第11頁/共49頁二、基因工程操作的工具二、基因工程操作的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割列，并在特定的切點上切割DNADNA分子。分子。專一性專一性如如:EcoRI限制酶限制酶第12頁/共49頁被同一種限制酶切斷的幾個被同一種限制酶切斷的幾個DNADNA是否是否具有相同的黏性末端？具有相同的黏性末端？思考思考:第13頁/共49頁GAATTCCGTAGAATTCGGATT 嘗試寫出下列序列受嘗試寫出下列序列受EcoRI限制酶作用后的

7、黏性末端限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第14頁/共49頁、基因的針線、基因的針線DNADNA連接酶連接酶連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末端連接起來（磷酸二脂鍵），使之成為一個完整端連接起來（磷酸二脂鍵），使之成為一個完整的的DNADNA分子。分子。第15頁/共49頁G A A T T CC T T A A GG A A T T

8、CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切用同種限制酶切割割第16頁/共49頁3 3、基因的運輸工具、基因的運輸工具運載體運載體標(biāo)記基標(biāo)記基因，便因，便于進(jìn)行于進(jìn)行檢測。檢測。 質(zhì)粒存在于質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母許多細(xì)菌和酵母菌等生物中菌等生物中, ,是細(xì)是細(xì)胞染色體外能夠胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小自主復(fù)制的很小的環(huán)狀的環(huán)狀DNADNA分子。分子。第17頁/共49頁 三、基因工程的基本操作程序三、基因工程的基本操作程序第18頁/共49頁（一）目的基因的獲（一）

9、目的基因的獲取取1 1、什么是目的基因？、什么是目的基因？請舉出三個以上的例子請舉出三個以上的例子2 2、獲取目的基因的常用方法有哪些、獲取目的基因的常用方法有哪些? ?（1 1）直接從供體細(xì)胞中分離基因（鳥槍法）直接從供體細(xì)胞中分離基因（鳥槍法）（2 2）人工合成法人工合成法目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云目前被廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因金桿菌抗蟲基因、植物抗病基因人胰島素基因等人胰島素基因等。第19頁/共49頁a a、DNADNA變性變性（90-9590-95）：雙鏈）：雙鏈DNADNA模板模板 在熱作用下，在熱作用下，_斷裂，形成斷裂，形成_b b、退

10、火、退火（復(fù)性復(fù)性55-6055-60）：系統(tǒng)溫度降低，引）：系統(tǒng)溫度降低，引 物與物與DNADNA模板結(jié)合，形成局部模板結(jié)合，形成局部_。 c c、延伸、延伸（70-7570-75）：在）：在TaqTaq酶的作用下，酶的作用下，從從 引物的引物的55端端33端端延伸，合成與模板互補延伸，合成與模板互補 的的_。 氫鍵氫鍵單鏈單鏈DNADNA雙鏈雙鏈DNADNA鏈鏈PCRPCR技術(shù)擴增目的基因技術(shù)擴增目的基因第20頁/共49頁反轉(zhuǎn)錄法：反轉(zhuǎn)錄法： 以目的基因轉(zhuǎn)錄成以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使的信使RNARNA為模板，反為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈轉(zhuǎn)錄成互補的單鏈DNADNA，然后在酶的作用下合，然后在

11、酶的作用下合成雙鏈成雙鏈DNADNA，從而獲得，從而獲得所需的基因。所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA雜交雙鏈雜交雙鏈( (單鏈單鏈RNA/RNA/單鏈單鏈DNA)DNA)單鏈單鏈DNADNA反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄酶酶DNADNA聚合酶聚合酶雙鏈雙鏈DNADNA( (目的基因目的基因) )第21頁/共49頁1.1.用一定的用一定的_切割切割 質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切 口，露出口，露出_。2.2.用用_切斷目切斷目 的基因，使其產(chǎn)生的基因，使其產(chǎn)生_ _ _。 核心核心3.3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，處， 再加入適量再加入適量_，形成

12、了一個重組，形成了一個重組 DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA連接酶連接酶相同相同( (二二) )基因表達(dá)載體的構(gòu)建基因表達(dá)載體的構(gòu)建第22頁/共49頁方法方法將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胫参锛?xì)胞植物細(xì)胞將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)雱游锛?xì)胞動物細(xì)胞將目的基因?qū)雽⒛康幕驅(qū)胛⑸锛?xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法基因槍法基因槍法花粉管通道法花粉管通道法顯微注射法顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞吸收吸收DNADNA分子分子( (氯化鈣法氯化鈣法) )（三）將目的基因?qū)胧?/p>

13、體細(xì)胞（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第23頁/共49頁( (四四) )目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定檢查是否成功檢查是否成功檢測檢測形態(tài)檢測形態(tài)檢測分子檢測分子檢測第24頁/共49頁GACATAGCTACAGACATAGCTACA非目的基因片段非目的基因片段 CTGTATCGATGTCTGTATCGATGTGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針第25頁/共49頁GTACAGCGTAGTACAGCGTAGACATAGCTACAGACATAGCTACA非目的基因片段非目的基因片段 CTGTATCGATGTCTGTATCGATGT基因探針基因探針第26頁/共49頁GTACA

14、GCGTAGTACAGCGTATACGTCATGTCGCATGCTAGTACGTCATGTCGCATGCTAG目的基因片段目的基因片段 ATGCAGTACAGCGTACGATCATGCAGTACAGCGTACGATC基因探針基因探針第27頁/共49頁TACGTCATGTCGCATGCTAGTACGTCATGTCGCATGCTAG目的基因片段目的基因片段 ATGCAGTACAGCGTACGATCATGCAGTACAGCGTACGATCGTACAGCGTAGTACAGCGTA基因探針基因探針第28頁/共49頁 目的基因插入目的基因插入TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNAT-DNA上上 農(nóng)桿菌農(nóng)桿菌 導(dǎo)入

15、植物細(xì)胞導(dǎo)入植物細(xì)胞 整合到受體細(xì)胞的染色體上整合到受體細(xì)胞的染色體上 目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達(dá)目的基因的遺傳特性得以維持穩(wěn)定和表達(dá) 1.1.農(nóng)桿菌特點：農(nóng)桿菌特點：易感染雙子葉植物和裸子植易感染雙子葉植物和裸子植物。物。TiTi質(zhì)粒的質(zhì)粒的T-DNAT-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的染色體上可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的染色體上2.轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化第29頁/共49頁花粉管通道法花粉管通道法第30頁/共49頁2.微生物作受體細(xì)胞原因：微生物作受體細(xì)胞原因：將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞3.轉(zhuǎn)化方法：轉(zhuǎn)化方法：大腸桿菌大腸桿菌繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對少繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對

16、少處理細(xì)胞細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合 _細(xì)胞吸收DNA分子。Ca2+感受態(tài)感受態(tài)感受態(tài)感受態(tài)1.常用菌：常用菌：第31頁/共49頁第32頁/共49頁第33頁/共49頁1、抗蟲抗蟲轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物2、抗病抗病轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因、利用轉(zhuǎn)基因改良改良植物的品質(zhì)植物的品質(zhì)5、生產(chǎn)藥物、生產(chǎn)藥物第34頁/共49頁典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉Bt毒蛋白基因毒蛋白基因 抗蟲的基因來自抗蟲的基因來自蘇蘇云金桿菌云金桿菌。第35頁/共49頁轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第36頁/共49頁第37頁/共49頁第38頁/共49頁富

17、含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米米不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆豆轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白基因的發(fā)熒光煙草基因的發(fā)熒光煙草第39頁/共49頁第40頁/共49頁1、提高生長速度、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3、生產(chǎn)藥物、生產(chǎn)藥物第41頁/共49頁原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使 轉(zhuǎn)基因動物生長更快轉(zhuǎn)基因動物生長更快轉(zhuǎn)基因鯉魚轉(zhuǎn)基因鯉魚第42頁/共49頁優(yōu)點：優(yōu)點： 產(chǎn)量高、質(zhì)量好、產(chǎn)量高、質(zhì)量好、 成本低、易提取成本低、易提取乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器第43頁/共49頁過程：過程：1、重組、重組藥用蛋白基因

18、藥用蛋白基因與與乳腺蛋白基因的乳腺蛋白基因的啟動子啟動子2、用顯微注射法導(dǎo)入到、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁、轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁第44頁/共49頁在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提?。?藥品直接從生物的藥品直接從生物的組織組織、細(xì)胞細(xì)胞或或血液血液中提取。中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點 由于受原料來源的限制，由于受原料來源的限制，價格價格十分十分昂貴昂貴?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q上述問題？可利用什么方法來解決上述問題？ 利用利用基因工程基因工程方法方法高效率高效率地生產(chǎn)出各種地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量高質(zhì)量、低成本低成本的藥品。的藥品。第45頁/共49頁第46頁/共49頁基因基因診斷診斷：檢測致病基因或疾病相關(guān)基因的檢測致病基因或疾病相關(guān)基因的改變，或患者體內(nèi)病原體所特有的核苷酸序列，改變，或患者體內(nèi)病原體所特有的核苷酸序列，以此作為疾病診斷的指標(biāo)。以此作為疾病診斷的指標(biāo)。 基因治療基因治療：把正常的外源基因?qū)胗谢颜５耐庠椿驅(qū)胗谢蛉毕莸囊蛉毕莸哪承┕δ苣承┕δ芗?xì)胞中，