高二生物選修三基因工程的概念課件

高二生物選修三基因工程的概念課件第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日基礎理論和技術的發(fā)展催生了基因工程

DNA是遺傳物質的證明DNA雙螺旋結構和中心法則的確立遺傳密碼的破譯基礎理論技術發(fā)明基因轉移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)明DNA合成和測序技術的發(fā)明DNA體外重組的實現(xiàn)重組DNA表達實驗的成功第一例轉基因動物問世PCR技術的發(fā)明..學..科..網(wǎng).第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日DNA重組技術的基本工具

限制性核酸內切酶——“分子手術刀”

DNA連接酶——“分子縫合針”

基因進入受體細胞的載體——“分子運輸車”

第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日限制性核酸內切酶——“分子手術刀”主要在原核生物中特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點磷酸二酯鍵EcoRI限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開分布：作用特點：切點：舉例：.學.科.網(wǎng).第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日限制性內切酶限制酶第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日限制酶所識別的序列有什么特點

限制酶所識別的序列，無論是6個堿基還是4個堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側的雙鏈DNA上的堿基是反向對稱重復排列的。第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日DNA連接酶——“分子縫合針”連接酶有兩種：一種是從大腸桿菌中分離得到的，稱之為E·coli連接酶。另一種是從T4噬菌體中分離得到，稱為T4連接酶。這兩種連接酶催化反應基本相同，都是連接雙鏈DNA的缺口，而不能連接單鏈DNA。E·coli連接酶只能連接黏性末端；T4連接酶既可“縫合”黏性末端，又可“縫合”平末端。第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日基因的載體——“分子運輸車”載體必須具備的條件：

1、能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存；

2、具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接；

3、具有某些標記基因，便于進行篩選。（如抗菌素的抗性基因、產物具有顏色反應的基因等）

4、對受體細胞無害載體的作用：

1、將外源基因轉移到受體細胞中去。

2、利用運載體在受體細胞內，對外源基因進行大量復制。常用的載體有：

質粒，λ噬菌體的衍生物，動植物病毒等第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日（一）目的基因的獲取1、目的基因：編碼蛋白質的基因（1）從基因文庫獲?。河孟拗泼盖懈頓NA,形成許多DNA片段（基因組文庫)

（2）人工合成法：

①反轉錄法：用mRNA反轉錄出DNA片段（cDNA）

②化學合成法：根據(jù)蛋白質的氨基酸序列，推測mRNA

序列，再推測DNA序列，然后人工合成DNA（cDNA）2、基因文庫:（1）基因組文庫:一種生物所有的基因（2）部分基因文庫:一種生物的部分基因（cDNA）3、獲取方法：第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日①概念：PCR全稱為_______________，是一項在生物____復制___________的核酸合成技術③條件：________、_______________、

___________、___________.

前提條件：②原理：__________④方式：以_____方式擴增，即____（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）⑤結果：選修1P60聚合酶鏈式反應體外特定DNA片段DNA復制已知基因的核苷酸序列四種脫氧核苷酸一對引物DNA聚合酶指數(shù)2n使目的基因的片段在短時間內成百萬倍地擴增（3）利用PCR技術擴增目的基因模板.z…x..x..k.第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日⑥過程：a、變性（90℃-95℃）：雙鏈DNA模板在熱作用下，_____斷裂，形成___________b、復性（復性55℃-65℃）：系統(tǒng)溫度降低，引物與DNA模板結合，形成局部________。c、延伸（70℃-75℃）：在Taq酶的作用下，從引物的

延伸，合成與模板互補的________。氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈3′端第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.用一定的_________切割質粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出____________。2.用_____________切斷目的基因，使其產生_________________?！?/p>

核心3.將切下的目的基因片段插入質粒的______處，再加入適量___________，形成了一個重組

DNA分子（重組質粒）限制酶黏性末端同一種限制酶的黏性末端切口DNA連接酶相同(二)基因表達載體的構建第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日基因表達載體的組成：復制原點+啟動子+目的基因+終止子+標記基因啟動子：結合RNA聚合酶開始轉錄mRNA終止子：位于基因尾端終止轉錄mRNA標記基因：鑒別目的基因是否導入(篩選)目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日(三)將目的基因導入受體細胞轉化——導入方法動物細胞——顯微注射法(受精卵)微生物細胞——感受態(tài)細胞（Ca2+）植物細---目的基因進入_________內，并且在受體細胞內維持_____和_____的過程受體細胞表達穩(wěn)定農桿菌轉化法花粉管通道法基因槍法第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日1、將目的基因導入植物細胞（1）農桿菌轉化法特點:能感染雙子葉植物和祼子植物,對單子葉植物無感染能力Ti質粒的T—DNA可轉移至受體細胞并整合到其染色體上轉化過程:Ti質粒目的基因構建表達載體導入植物細胞插入植物細胞染色DNA表達新性狀轉入農桿菌第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、將目的基因導入動物細胞（1）方法：顯微注射法（2）程序：3、將目的基因導入微生物細胞（1）原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質少（2）方法：

目的基因表達載體提純取卵（受精卵） 顯微注射受精卵新性狀動物用Ca2+處理細胞感受態(tài)細胞 表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日(四)目的基因的檢測與鑒定檢測鑒定——①檢測染色體的DNA上是否插入目的基因②檢測目的基因是否轉錄出了mRNA③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等DNA探針和目的基因單鏈雜交方法：DNA分子雜交方法:分子雜交方法：抗原抗體雜交DNA探針和目的基因的mRNA雜交——檢查是否成功第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日DNA分子雜交示意圖

采用一定的技術手段，將兩種生物的DNA分子的單鏈放在一起，如果這兩個單鏈具有互補的堿基序列，那么，互補的堿基序列就會結合在一起，形成雜合雙鏈區(qū)；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈。第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日三、基因工程的應用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質（一）植物基因工程1、加快生長、改善品質（二）動物基因工程2、生產藥物（乳腺反應器）3、器官移植（供體）（三）基因工程藥品（工程菌：外源基因高效表達的菌系）（四）基因診斷和基因治療基因診斷：用標記探針通過DNA分子雜交，鑒定遺傳信息基因治療：把正?；驅氩∪梭w內表達，發(fā)揮正常功能體外基因治療、體內基因治療（五）基因工程與環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測（DNA探針檢測微生物）污染治理（超級細菌）第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日

抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復制酶基因抗真菌基因幾丁質酶基因和抗毒素合成基因抗逆基因調節(jié)細胞滲透壓的基因、抗凍蛋白基因

、抗除草劑基因優(yōu)良性狀基因提高必需氨基酸含量的蛋白質編碼基因、控制番茄果實成熟的基因、與植物花青素代謝有關的基因轉基因植物第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日腸乳糖酶基因外源生長激素基因提高動物生長速度改善畜產品的品質生產藥物藥用蛋白質基因+乳腺蛋白基因的啟動因子作器官移植的供體導入外源的抗原決定基因表達的調節(jié)因子，抑制或除去供體的抗原決定基因轉基因動物用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系?；蚬こ趟幤钒ǎ杭毎蜃樱戳馨鸵蜃尤绨准毎樗亍?、干擾素）、抗體、疫苗、激素等工程菌:第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）③顯微注射導入哺乳動物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動物⑥發(fā)育成轉基因動物（只有在產下的雌性個體中，轉入的基因才能表達）。實例:基因工程實現(xiàn)動物乳腺生物反應器的操作步驟第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日將目的基因導入到動物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產品。這樣一種新的個體，稱為轉基因動物?？偨Y：轉基因動物基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高產仔率、高產奶率和高質量的皮毛等優(yōu)良品質的轉基因動物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術將重組DNA轉移到動物受精卵中。第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日1.基因治療是把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。取患者骨髓分離干細胞病毒正常基因并入正?；虻母杉毎⑷牖颊唧w內基因治療曙光初照2.實例：將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內。(1)治療嚴重復合型免疫缺陷癥利用修飾的腺病毒作載體，將治療遺傳性囊性纖維化病的正?；蜣D入患者組織中(2)治療遺傳性囊性纖維化病第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日五、基因芯片

從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息。基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術。第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日一、蛋白質工程崛起的緣由滿足人類生產和生活的需要例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提高數(shù)倍第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日四、蛋白質工程1、基因工程的不足：只能生產天然蛋白質2、天然蛋白質不足：不完全符合人類需要提高酶的熱穩(wěn)定性、延長藥用蛋白的保存期基因表達（轉錄和翻譯）多肽（氨基酸序列）蛋白質（空間結構）行使功能天然蛋白質的合成預期蛋白質功能設計蛋白質結構推測氨基酸序列找到核苷酸序列蛋白質工程途徑3、原理：預期蛋白質功能、找到相應DNA序列（第二代基因工程）第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日2.對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作