[优选文档]基因工程预习PPT.ppt

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level,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程预习课件文档ppt,基因工程的目的基因,从供体转移到受体的基因，主要指编码蛋白质的结构基因,。,与生物抗逆性相关的基因,与优良品质相关的基因,与生物药物和保健品相关的基因,与毒物降解相关的基因,与工业所需酶相关的基因,具有调控作用的因子,1,、获取目的基因的方法有哪些？,一、目的基因的获取,2,、什么叫基因文库，它包括哪些种类？,3,、用,PCR,技术扩增基因需要哪些原料？,一是从自然界中已有的物种中分离：,二是用人工方法合成。,现代获取方法：,1,、从基因文库中获取目的基因,2,、利用,PCR,技术扩增目的基因,3,、化学方法人工合成,基因文库：,将含有某种生物不同基因的许多,DNA,片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。,基因文库,基因组文库,部分基因文库,(,C,DNA,文库,),某生物体内全部,DNA,许多,DNA,片段,受体菌群体,1,、从基因文库中获取目的基因,限制酶,与运载体 连接导入,基因组文库,某种生物某个时期的,mRNA,cDNA,反转录,受体菌群体,与运载体 连接导入,部分基因文库,（,cDNA,文库）,文库类型,cDNA,文库,基因组文库,文库大小,基因中启动子（具有启动作用的,DNA,片段）,基因中内含子（具有编码蛋白质序列的非编码,DNA,片段）,物种间的基因交流,基因文库两种类型,小,大,无,有,无,有,某生物的全部基因,基因多少,某生物的部分基因,可以,部分基因可以,为什么要构建基因文库,?,直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗,?,基因文库是指一个包含了某一生物体全部,DNA,序列的克隆群体。,基因文库可以构建所需的目的基因，并且不含有其他基因。,直接从含有目的基因的生物内提取理论上是可以，但是很麻烦；首先取得目的基因后的扩增，转入受体细胞等操作都需要载体,目的基因片段无法确定是否能直接在受体细胞内表达的。,一般目的基因都很小，直接提取的话会含有很多其他片段的基因，难以将他们分离开来。,问题,依据：目的基因的有关信息。,如：根据基因的核苷酸序列,基因的功能,基因在染色体上的位置,基因的转录产物,mRNA,基因翻译产物蛋白质等特性,4),从基因文库中得到目的基因的方法,1,、构建基因组,DNA,文库时，首先应分离细胞的,A,、染色体,DNA B,、线粒体,DNA,C,、总,mRNA D,、,tRNA,2,、目的基因可从基因文库中获得，下列有关基因文库的描述正确的是,A,、某生物的全套基因就是一个基因文库,B,、将含有某种生物不同的许多,DNA,片段，导入某个生物体内，则这个生物就是一个基因文库,C,、含有一种生物所有基因的基因文库叫做基因组文库,D,、含有一种生物的一部分基因的基因文库叫,cDNA,文库,A,C,问题,2.,什么是内含子？,3.,什么是启动子？,1.,什么是编码蛋白质序列？,编码蛋白质序列是指在具有遗传效应的,DNA,片段内，具有能 通过转录和翻译形成一定的氨基酸序列的脱氧核糖核苷酸序列。,基因,a,基因,b,基因,c,基因,d,间隔片段：不携带任何遗传信息,遗传信息：具有遗传效应的,DNA,片段内的碱基排列顺序。,基因的结构,非编码区,非编码区,编码区,外显子,内含子,与,RNA,聚合酶结合位点,编码区,非编码区,非编码区,非编码区,非编码区,与,RNA,聚合酶结合位点,编码区,原核生物基因,真核生物基因,1.,原核细胞与真核细胞的基因结构的异同点,基因,原核基因,真核基因,结构,示意图,非编码区组成、作用,编码区组成、作用,转录,产物,基因,功能,非编码区,非编码区,编码区,非编码区,非编码区,编码区,外显子,内含子,内含调控序列，调控遗传信息的表达，调控序列中有与,RNA,聚合酶结合位点。,连续不间隔，编码蛋白,分为外显子和内含子，外显子是编码蛋白,-,间隔,成熟的,RNA,内含子，外显子一起转录为初级转录产物，经加工（剃除内含子转录的部分）成为成熟的,RNA,通过复制在亲代与子代之间传递遗传信息,通过转录与翻译表达遗传信息（从而决定生物的性状）。,真核生物的基因是由基因编码区和非编码组成，编码区内又分为外显子和内含子,只有外显子能编码蛋白质编码区,能转录响应的信使,RNA,进而指导蛋白质的合成。非编码区，不能转录为信使,RNA,不能编码蛋白质，但具有调控遗传信息表达的核苷酸序列，最重要的是有位于编码区上游的,RNA,聚合酶结合位点。包括位于编码区上游的,RNA,聚合酶结合位点和下游的非编码区。原核生物基因就是编码区和非编码区。原核生物不能编码蛋白质的序列为非编码区，而真核生物则有非编码区和编码区内的内含子。所以真核细胞的基因具有间隔性、不连续性，是因为包括：编码区内的外显子、不能编码蛋白质的序列内含子以及非编码区。,2.,什么是内含子,PCR需要耐热的DNA聚合酶（常TaqDNA聚合酶），而生物体内的聚合酶在高温时会变性；,与RNA聚合酶结合位点,将目的基因导入植物细胞,通过复制在亲代与子代之间传递遗传信息,在生物_复制_的核酸合成技术,表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构,PCR不需要解旋酶；,真核生物的基因是由基因编码区和非编码组成，编码区内又分为外显子和内含子,只有外显子能编码蛋白质编码区,能转录响应的信使RNA,进而指导蛋白质的合成。,与RNA聚合酶结合位点,原核生物基因就是编码区和非编码区。,将目的基因导入植物细胞-农杆菌转化法,载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。,将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？,目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。,某种生物某个时期的mRNA,原核细胞与真核细胞的基因结构的异同点,只有在启动子存在时，RNA 聚合酶才能准确地识别转录起点，并沿着DNA编码区正常地进行转录。,启动子位于,DNA,上，属于基因非编码区上游的核苷酸序列。启动子上有与,RNA,聚合酶结合点。只有在启动子存在时，,RNA,聚合酶才能准确地识别转录起点，并沿着,DNA,编码区正常地进行转录。,3.,什么是启动子？,启动子与起始密码的区别：内含子没有遗传效应，起始密码位于,mRNA,上，只有两种：,AUG,和,GUG,，既决定一种氨基酸，同时做肽链合成的启动信号。终止子与终止码同理。二者对于基因而言的，编码的部分为外显子，不编码的为内含子。,2.,利用PCR技术扩增目的基因,称,多,聚酶链式反应,穆里斯等人于,1988,年发明的。,PCR,是一项在生物体外复制特定,DNA,片段的核酸合成技术。,概念：,PCR,全称为,_,，是一项,在生物,_,复制,_,的核酸合成技术,条件：,_,、,_,、,_,、,_.,原理：,_,方式：以,_,方式扩增，即,_,（,n,为扩增循环的次数）,多聚酶链式反应,体外,特定,DNA,片段,已知基因的核苷酸序列,四种脱氧核苷酸,引物,DNA,聚合酶,指数,2,n,DNA,复制,所以真核细胞的基因具有间隔性、不连续性，是因为包括：编码区内的外显子、不能编码蛋白质的序列内含子以及非编码区。,将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？,将目的基因导入微生物细胞,与RNA聚合酶结合位点,原理：_,2、什么叫基因文库，它包括哪些种类？,一般目的基因都很小，直接提取的话会含有很多其他片段的基因，难以将他们分离开来。,DNA聚合酶（Taq 酶）,目的基因进入受体细胞后，是否都能稳定维持和表达？,与RNA聚合酶结合位点,PCR不需要解旋酶；,PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。,将目的基因导入植物细胞,4)从基因文库中得到目的基因的方法,穆里斯等人于1988年发明的。,依据：目的基因的有关信息。,A、染色体DNA B、线粒体DNA,与RNA聚合酶结合位点,高温变性,中温延伸,低温复性,PCR,在TaqDNA聚合酶的作用下，以四种脱氧核苷酸为原料，进行延伸，合成与模板互补的DNA链。,反应过程：,a.,变性,(90,95):,b.,复性（退火）(5560),:,c.延伸(70,75,):,DNA,模板解链,引物与模板结合，形成局部双链,d.,多次重复,PCR,技术与体内,DNA,复制的区别：,1.PCR,不需要解旋酶；体内,DNA,复制需要；,2.PCR,需要耐热的,DNA,聚合酶（常,TaqDNA,聚合酶），而生物体内的聚合酶在高温时会变性；,3.PCR,一般要经历三十多次循环，而生物体内,DNA,复制受生物体遗传物质的控制。,4.,PCR不需要,ATP,体内,DNA,复制需要；,PCR,反应体系中目的基因成指数,(2,n,),形式扩增,细胞内复制,.VS.,PCR,扩增,DNA,母链,4,种,脱氧核苷酸,DNA,聚合酶（,Taq,酶）,引物（,2,个）,温度控制,1,）模板：,2,）原料：,3,）酶：,DNA,母链,4,种脱氧核苷酸,解旋酶,DNA,聚合酶,DNA,增殖,4,）特点,:,半保留复制,边解旋边复制,半保留复制,全解旋再复制,反转录法,目的基因的信使,RNA,目的基因,化学合成法,肽链氨基酸序列,信使,RNA,序列,基因的核苷酸序列,目的基因,合成,推测,推测,单链,DNA,合成,3.,人工合成,化学合成法,基因较小，核苷酸序列已知，可以利用,DNA,合成仪人工合成,？,基因表达载体包括哪些必需组分？,各组分有什么作用？,二,.,基因表达载体的构建,基因表达载体,的模式图,基因表达除含有目的基因外，还需要以下元件：,启动子,终止子,标记基因,基因表达载体的构建过程,质粒,DNA,分子,限制酶处理,两个切口,获得目的基因,DNA,连接酶,重组,DNA,分子（重组质粒）,同一种,一个切口,两个黏性末端,载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分,DNA,片段。表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构,用到的工具酶：既用到限制酶切割载体，又用到,DNA,连接酶将目的基因和载体拼接，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键,启动子、终止子对于目的基因表达必不可少,目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。,注意,启动,(,终止,),转录,启动,(,终止,),翻译,作用,位于,DNA,上,位于,mRNA,上,位置,DNA,片段,三个相邻碱基,本质,启动,(,终止,),子,启始,(,终止,),密码子,？,什么是转化？,将目的基因导入植物、动物、微生物细胞的方法分别有哪些？,三,.,将目的基因导入受体细胞,转化,：,目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目的基因导入受体细胞的方法,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,显微注射技术,感受态法,受体细胞,植物细胞,动物细胞,原核细胞,1.,将目的基因导入植物细胞,-,农杆菌转化法,适用于,单子叶植物,基因枪法,胚珠,花药,花丝,柱头,花柱,子房壁,子房,雄蕊,雌蕊,花粉管通道法,适用于,被子植物,三、将目的基因导入受体细胞,1.,将目的基因导入植物细胞,转化,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,2.,将目的基因导入动物细胞,提纯基因表达载体,体外显微注射入受精卵,受精卵移植,显微注射技术,三、将目的基因导入受体细胞,1.,将目的基因导入植物细胞,转化,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,2.,将目的基因导入动物细胞,显微注射技术,3.,将目的基因导入微生物细胞,Ca,2+,处理法,四、目的基因的检测与鉴定,导入过程完成后，全部受体细胞都能摄 入重组,DNA,分子吗？,真正能摄入重组,DNA,分子的受体细胞很少。,目的基因进入受体细胞后，是否都能稳定维持和表达？,不一定，需要检测,1,、鉴定,分子水平的鉴定,转基因生,物的DNA,探针,15,N,15,N,（,1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了,目的基因,基因探针：,指用荧光或,放射性同位素标记的DNA分子,方法,DNA,分子杂交技术,变性,变性,1,、鉴定,分子水平的鉴定,变性,方法,分子杂交技术,（,2,）检测目的基因是否转录出了,mRNA,探针,15,N,15,N,转基因生物,的,mRNA,1,、鉴定,分子水平的鉴定,提取,（,3,）检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法,抗原,-,抗体杂交,苏云金杆菌,Bt,毒素蛋白,将,Bt,毒蛋白注射小鼠体内,从小鼠血管抽出血液分离出抗,Bt,毒素的抗体,抗体,蛋白质,出现杂交带,脱分化,组织培养,感谢观看,