基因工程及其應(yīng)用課件

基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素1基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮2基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮2基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用3基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用3基因決定性狀（四）4基因決定性狀（四）455定向基因改造設(shè)想

設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。6定向基因改造設(shè)想設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的778899101011111212131314141515基因工程概念 基因工程：在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)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)生出所需要的基因產(chǎn)物?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物16基因工程概念 基因工程：在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工基因工程過程示意圖①從細(xì)胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因17基因工程過程示意圖①從細(xì)胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶18181919基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。將目的基因與運(yùn)載體DNA連接，需要基因的針線——DNA連接酶。將目的基因運(yùn)入大腸桿菌，需要基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。20基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，20限制性內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。21限制性內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。一種限制酶只能識(shí)別一種特定限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放22限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放22DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。連接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。問題用DNA連接酶連接兩個(gè)相同的黏性未端要連接幾個(gè)磷酸二酯鍵？23DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，DNA連接酶的作用過程點(diǎn)擊播放24DNA連接酶的作用過程點(diǎn)擊播放24運(yùn)載體作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。要讓一個(gè)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(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去。能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是運(yùn)載體。25運(yùn)載體作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞質(zhì)粒的特點(diǎn)細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。問題要想將某個(gè)特定基因與質(zhì)粒相連，需要幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA連接酶處理？

26質(zhì)粒的特點(diǎn)細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；問題要基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和表達(dá)27基因操作的基本步驟提取目的基因27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。取出DNA用限制酶切斷DNA

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。28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。取出D提取目的基因的方法（一）直接分離基因——鳥槍法將供體生物的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(gè)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。用限制酶切成許多片斷29提取目的基因的方法（一）直接分離基因——鳥槍法將供提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉(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)。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PCR擴(kuò)增儀30提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RN目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。提取質(zhì)粒并用限制酶切割用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接31目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并擴(kuò)增基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的方法是借鑒細(xì)菌或者病毒侵染細(xì)胞的途徑。通常還要對(duì)一些受體細(xì)胞進(jìn)行增大通透性的處理。目的基因可以隨著受體細(xì)胞進(jìn)行快速的繁殖，在很短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的基因。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增32將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并擴(kuò)增基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（一）前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來。細(xì)菌的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。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33目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（一）前三步的處理十分繁鎖，為保目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（二）多細(xì)胞生物的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體，檢測(cè)這些個(gè)體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個(gè)體，保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。34目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（二）多細(xì)胞生物的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單結(jié)束語退出謝謝，再見！35結(jié)束語退出謝謝，再見！35幾種限制性內(nèi)切酶返回36幾種限制性內(nèi)切酶返回36DNA連接酶的作用過程返回37DNA連接酶的作用過程返回37DNA連接酶的作用原理返回38DNA連接酶的作用原理返回38質(zhì)粒返回39質(zhì)粒返回39目的基因與質(zhì)粒的連接返回40目的基因與質(zhì)粒的連接返回40基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素41基因決定性狀（一）青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素——青霉素基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮42基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮2基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用43基因決定性狀（三）家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用3基因決定性狀（四）44基因決定性狀（四）4455定向基因改造設(shè)想

設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。46定向基因改造設(shè)想設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的477488499501051115212531354145515基因工程概念 基因工程：在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切”和“拼接”，對(duì)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)生出所需要的基因產(chǎn)物。基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物56基因工程概念 基因工程：在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工基因工程過程示意圖①從細(xì)胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因57基因工程過程示意圖①從細(xì)胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶58185919基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。將目的基因與運(yùn)載體DNA連接，需要基因的針線——DNA連接酶。將目的基因運(yùn)入大腸桿菌，需要基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。60基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，20限制性內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。61限制性內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。一種限制酶只能識(shí)別一種特定限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放62限制性內(nèi)切酶作用過程點(diǎn)擊播放22DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。連接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。問題用DNA連接酶連接兩個(gè)相同的黏性未端要連接幾個(gè)磷酸二酯鍵？63DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，DNA連接酶的作用過程點(diǎn)擊播放64DNA連接酶的作用過程點(diǎn)擊播放24運(yùn)載體作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因種類：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。要讓一個(gè)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(gè)基因送到乙生物的細(xì)胞內(nèi)去。能將外源基因送入細(xì)胞的工具就是運(yùn)載體。65運(yùn)載體作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞質(zhì)粒的特點(diǎn)細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。問題要想將某個(gè)特定基因與質(zhì)粒相連，需要幾種限制性內(nèi)切酶和幾種DNA連接酶處理？

66質(zhì)粒的特點(diǎn)細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；問題要基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和表達(dá)67基因操作的基本步驟提取目的基因27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。取出DNA用限制酶切斷DNA

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。68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。取出D提取目的基因的方法（一）直接分離基因——鳥槍法將供體生物的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(gè)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。用限制酶切成許多片斷69提取目的基因的方法（一）直接分離基因——鳥槍法將供提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉(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)。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PCR擴(kuò)增儀70提取目的基因的方法（二）人工基因合成法逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RN目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。提取質(zhì)粒并用限制酶切割用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接71目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并擴(kuò)增基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的方法是借鑒細(xì)菌或者病毒侵染細(xì)胞的途徑。通常還要對(duì)一些受體細(xì)胞進(jìn)行增大通透性的處理。目的基因可以隨著受體細(xì)胞進(jìn)行快速的繁殖，在很短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的基因。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增72將目的基因?qū)胧?/p>