基因工程(ali)課件

1、基因工程專題1考點(diǎn)1基因工程的理論基礎(chǔ)1.基因拼接的理論基礎(chǔ) 2.外源基因表達(dá)的理論基礎(chǔ) 3.技術(shù)支持： 基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)；工具酶的發(fā)明； DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)；重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功。重難點(diǎn)聚焦（1）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（2）DNA的基本組成單位都是四種脫氧核糖核苷酸,遵循 堿基互補(bǔ)配對原則（1）遺傳信息的傳遞都遵循中心法則（2）生物界共用一套遺傳密碼考點(diǎn)2基因工程的工具 1.“分子手術(shù)刀”（1）來源：主要是從 中分離純化出來的。這種酶在原核生物中的作用是防止外來病原物的侵害，將外源DNA切割保證自身安全。（2）作用特點(diǎn)（兩個(gè)特定）專一性：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）原核生物能夠識別雙鏈DNA

2、分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。（3）作用結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式黏性末端：錯(cuò)位切，切下后的兩端形成一種回文式的單鏈末端平末端：平切，在兩條鏈的特定序列的相同部位切割，形成一個(gè)無黏性末端的平口（4）作用實(shí)質(zhì)：使特定部位的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的 斷開。黏性末端和平末端磷酸二酯鍵DNA連接酶(1)類型： 相同點(diǎn)：區(qū)別：Ecoli DNA連接酶T4DNA連接酶來源：T4噬菌體作用：既能連接黏性末端，也能 連接平末端，但后者效率低來源：大腸桿菌作用：使黏性末端之間連接都縫合磷酸二酯鍵有兩種DNA連接酶，EcoliDNA連接

3、酶和T4DNA連接酶2.“分子縫合針”(2)與DNA聚合酶作用的比較DNA連接酶DNA聚合酶作用實(shí)質(zhì)是否需要模板連接DNA鏈作用過程作用結(jié)果都是催化兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵不需要需要雙鏈單鏈將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵將存在的DNA片段連接成重組DNA分子在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵合成新的DNA分子（1）作用：作為運(yùn)載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞內(nèi)。 利用載體在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因大量復(fù)制。（2）具備的條件：（3）種類：最常用的載體是特點(diǎn)： 其他載體：載體能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組DNA的

4、鑒定和選擇。質(zhì)粒它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨(dú)立于細(xì)菌核DVA之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子3.“分子運(yùn)輸車”噬菌體的衍生物、動植物病毒3、已知標(biāo)記基因有抗四環(huán)素和抗氨芐青霉素,現(xiàn)探討某質(zhì)粒中有無標(biāo)記基因或標(biāo)記基因是什么?根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。對照組：不加抗 生素實(shí)驗(yàn)組1：加四環(huán)素實(shí)驗(yàn)組2：加氨芐青霉素實(shí)驗(yàn)組3：加四環(huán)素和氨芐青霉素對照組實(shí)驗(yàn)組1實(shí)驗(yàn)組2實(shí)驗(yàn)組3 結(jié) 論預(yù)期一+預(yù)期二+-預(yù)期三+-+-預(yù)期四+-既含有抗四環(huán)素基因也含有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因“+”“-”分別表示有無細(xì)菌生長考點(diǎn)3基因

5、工程的基本操作程序1.目的基因的獲取(1）直接分離基因：（2）人工合成的方法：目前人工合成基因的方法主要有兩條途徑。逆轉(zhuǎn)錄法：化學(xué)方法人工合成：（3）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（過程、條件、原料、原理）從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫中或者cDNA文庫中分離(文庫的比較）以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因。已知核苷酸序列的小片段基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成（3）PCRPCR：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。原理：原料：過程：模板DNA、DNA引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚

6、合酶（Taq酶）DNA雙鏈復(fù)制變性 復(fù)性 延伸原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)調(diào)控遺傳信息的表達(dá)(調(diào)控序列)編碼蛋白質(zhì)(編碼序列)與RNA聚合酶識別并結(jié)合位點(diǎn)啟動子終止子導(dǎo)入檢測：表達(dá)檢測轉(zhuǎn)錄檢測：翻譯檢測：對轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。4.目的基因的檢測與鑒定（1）分子水平的檢測DNA分子雜交技術(shù)，即使用放射性同素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作為探針檢測。DNA-RNA分子雜交技術(shù)，即以目的基因作為探針與mRNA雜交抗原抗體雜交法（2）個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定1. 采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。下列有關(guān)

7、敘述正確的是（）A.人體細(xì)胞中凝血因子基因的堿基對數(shù)目，小于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B.可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵C.在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNAB課堂鞏固2、農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運(yùn)用。如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問題：（1）一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是 ，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn) 。具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在T-DNA片段，

8、它具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞 上的特點(diǎn)，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到 （部位） 即可。單子葉植物將目的基因?qū)氲街参锛?xì)胞染色體的DNAT-DNA片段（內(nèi)部）（2）根據(jù)T-DNA的這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，推測該DNA片段上可能含有控制 （酶）合成的基因。（3）圖中c過程中，能促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是 類化合物。（4）要獲取能表現(xiàn)出新性狀的植株，d過程涉及的生物學(xué)技術(shù)是 。（5）植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采取 等。（至少寫出兩種）DNA連接酶、限制酶酚植物組織培養(yǎng)基因槍法、花粉管通道法2.動物基因工程應(yīng)用 類型項(xiàng)目外源基因類型及舉例成果舉例動物基因工程的成果提高生

9、長速度的轉(zhuǎn)基因動物外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動物藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動子轉(zhuǎn)基因動物具有乳腺生物反應(yīng)器作器官移植供體的轉(zhuǎn)基因動物外源的抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子或除去供體的抗原決定基因無免疫排斥的轉(zhuǎn)基因豬3.基因治療治療遺傳性囊性纖維化病治療復(fù)合型免疫缺陷癥成果舉例操作簡單，成功率低操作復(fù)雜，但成功率高特點(diǎn)外源基因載體攜帶 體內(nèi)相應(yīng)組織細(xì)胞從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)體外完成基因轉(zhuǎn)移篩選并擴(kuò)增培養(yǎng)重新輸入患者體內(nèi)過程治療遺傳性囊性纖維化病的基因腺苷酸脫氨酶基因外源基因類型及舉例體內(nèi)基因治療體外

10、基因治療 類型項(xiàng)目轉(zhuǎn)移4.乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較 類型項(xiàng)目乳腺生物反應(yīng)器微生物生產(chǎn)基因結(jié)構(gòu)動物基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同與人類基因結(jié)構(gòu)不同基因表達(dá)與天然蛋白質(zhì)活性沒有區(qū)別由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，產(chǎn)物可能不具有生物活性產(chǎn)物提取從乳汁中較易分離提取從細(xì)胞中提取，較為復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備畜牧業(yè)生產(chǎn)，加提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備精良如果工程菌為原核生物，因其沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，所以不能生產(chǎn)糖蛋白類物質(zhì)。基因治療能從根本上治療遺傳病，不能治療傳染病，但由于尚未全面了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)理，只處于初期的試驗(yàn)階段。乳腺生物反應(yīng)器受生物性別的限制，但從動物的尿液中提取的目的基因產(chǎn)物則不受性別

11、限制。特別提醒考點(diǎn)5.蛋白質(zhì)工程項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別 過程實(shí)質(zhì)結(jié)果聯(lián)系預(yù)期蛋白質(zhì)功能設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列推測脫氧核苷酸序列合成DNA表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品（基因的異體表達(dá)）生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)1、飼料加工過程溫度較高，要求植酸酶具有較好的高溫穩(wěn)定性。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對其進(jìn)行改造時(shí)，首先必須了解植酶的 ，然后改變植酸酶的 從而得到新的植酸酶。2、培育轉(zhuǎn)植酸酶基因的大豆，可提高其作為飼料原料時(shí)磷的利用率。將植酸酶