生物：《基因工程》((新人教版选修3).ppt

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,*,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,*,基因工程专题复习,识别双链,DNA,分子的某种,特定,的核苷酸序列，并且使每一条链中,特定部位,的两个核苷酸之间的,磷酸二酯键,断开。,主要是从,原核生物,中分离纯化出来的一种酶。,1,、来源：,2,、作用：,3,、结果：,形成两种末端,“,分子手术刀”,限制酶,黏性末端,平末端,G A A T T C,G,C T T A A,A A T T C,G,限制酶切割分子示意图,C T T A A G,思考,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,两个切口，四个黏性末端。,黏性末端,黏性末端,什么叫平末端？,“,分子缝合针”,连接酶,.,作用：,连接,磷酸二酯键,而不是,氢键,。,两种,DNA,连接酶：,E,coliDNA,连接酶和,T4-DNA,连接酶,相同点：都缝合磷酸二酯键。,区别：,E,coliDNA,连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链,DNA,片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；,而,T4DNA,连接酶来源于,T4,噬菌体，能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。,DNA,聚合酶和,DNA,连接酶有何相同点和不同点？,双链,单链,在两,DNA,片段之间形,成磷酸二酯键,将单个核苷酸加,到已存在的核酸,片段上，形成磷,酸二酯键,都能形成,磷酸二酯键,1.,载体的必要条件,能自我复制，或能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；,有一个至多个限制酶切割位点,具有某些标记基因,2.,常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒。,“,分子运输车”,载体,3.,载体的作用：携带外源,DNA,片段进入受体细胞。,特点：可在细胞中自我复制或整合到染色体,DNA,上随染色体,DNA,进行同步复制。,基因工程的基本操作程序,基因工程的基本操作程序主要包括,四个基本步骤：,1,）目的基因的获取,2,）基因表达载体的构建,3,）将目的基因导入受体细胞,4,）目的基因的检测与鉴定,一、目的基因的获取,(,一,),目的基因主要是,_,编码蛋白质的结构基因,（二）获取目的基因的常用方法有哪些,?,1,、从基因文库中获取,2,、利用,PCR,技术扩增,3,、人工合成,1,、从基因文库中获取目的基因,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,（如,:cDNA,文库）,（,1,）基因文库,基因文库的构建方法,直接分离法,(,鸟枪法,),基因组,DNA,文库的构建,cDNA,文库的构建,反转录法：,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：,_,聚合酶链式反应,体外,特定,DNA,片段,DNA,双链复制,模板,DNA,四种脱氧核苷酸,DNA,引物,热稳定,DNA,聚合酶,2.,利用,PCR,扩增目的基因,过程,a,、,DNA,变性,（,90-95,）：双链,DNA,模板,在热作用下，,_,断裂，形成,_,b,、退火,（,复性,55-60,）：系统温度降低，引 物与,DNA,模板结合，形成局部,_,。,c,、延伸,（,70-75,）：在,Taq,酶的作用下，,合成与模板互补的,_,。,氢键,单链,DNA,双链,DNA,链,3.,人工合成,根据已知的氨基酸序列合成,DNA,蛋白质的氨基酸序列,mRNA,的核苷酸序列,结构基因的核苷酸序列,推测,推测,目的基因,化学合成,二,、,基因表达载体的构建,核心,质粒,目的基因,限制酶处理,一个切口,两个黏性末端,两个切口,获得目的基因,DNA,连接酶,表达载体,同一种,1.,过程,E.coliDNA,连接酶：连接黏性末端,T,4,DNA,连接酶：连接黏性末端和平末端,.DNA,连接酶的种类,a,、使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给子代,b,、同时使目的基因能表达和发挥作用,思考：,作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？,2,、基因表达载体的作用,3.,基因表达载体的组成：,它们有什么作用？,a,、目的基因,b,、启动子,c,、终止子,d,、标记基因,位于基因的首端,是,mRNA,结合位点,位于基因的末端,终止转录,检测目的基因是否导入受体细胞,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原理,借鉴,细菌或病毒侵染细胞,的途径,。,三、将目的基因导入受体细胞,1,、,将目的基因导入植物细胞,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,：将基因表达载体提纯，用显微仪,注射到,受精卵,中,3,、导入微生物细胞,原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少,用,Ca,2+,处理细胞 感受态细胞 表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收,DNA,分子,方法：,四,、,目的基因的检测与鉴定,检测,导入检测：目的基因是否导入受体细胞,方法,DNA,分子杂交,表达检测,转录检测,分子杂交,翻译检测,抗原抗体,杂交,分子检测法,鉴定,抗虫鉴定,抗病鉴定,活性鉴定等,个体水平的鉴定,7.,天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：,将淀粉酶基因切割下来所用的工具是,_,，,用,_,将淀粉酶基因与载体拼接成新的,DNA,分子，,下一步将该,DNA,分子,_,，以完成工程菌的构建。,若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检,测方法是,_,；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成,淀粉酶，可采用,_,检测。,限制酶,DNA,连接酶,导入酵母菌,DNA,分子杂交,抗原一抗体杂交,8.,利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术,2005,年我省青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目,通过鉴定，该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本,低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗,原及抗凝血酶,等医药产品，造福人类健康。下图为利用,生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程，据图回答：,在基因工程中，,A,表示,，如果直接从苏云金杆,菌中获得抗虫基因，,过程使用的酶区别于其他酶的特点,是,，,B,表示,。,目的基因,重组,DNA,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且在特定的位点上切割,DNA,分子,在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目,的基因，并采用,_,_,技术对目的基因进行了扩增，然,后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组,载体的构建过程中需要的工具酶有,_,基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基,因表达载体至少包括哪些部分,?,。,将目的基因导入受体细胞的过程中，在,过程中一般是,采用,，在,过程中一般采用,，,受体细胞一般是,。,PCR,限制酶、,DNA,连接酶,目的基因、启动子、终止,子、标记基因,农杆菌转化法,显微注射技术,受精卵,由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么,?,要确定目的的基因（抗虫基因）导入棉花细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：,从转基因羊的乳汁中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗,原,抗体杂交,如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原,蛋白；如果不出现杂交带，表明奶牛中未出现抗原蛋白,.,让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以,确定其是否具有抗虫性状,基因工程的应用,将,基因与,等调控组件重组在一起，通过,等方法，导入哺乳动物的,中，将 其 送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为,乳腺生物反应器,或,乳房生物反应器。,乳腺生物反应器,乳腺生物反应器的优点：,产量高；,质量好；,成本低；,易提取。,药物蛋白,乳腺蛋白基因的启动子,显微注射,受精卵,1,、,基因治疗概念：,基因治疗,把,正常基因,导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到,治疗疾病,的目的，是治疗,遗传病,的最有效的手段。,（把特定的,外源基因导入有基因缺陷的细胞,中，从而达到治疗疾病的目的）,2,、实例：,将,腺苷酸脱氨酶基因,转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。,对严重复合型免疫缺陷症的治疗,3,、基因治疗的类型,体外基因治疗,：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在,体外完成基因转移,，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。,体内基因治疗,：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）,4,、基因治疗的发展现状：,处于初期的临床试验阶段,4.,基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠,改造方面显示了良好的前景，荷兰一家公司将大肠杆菌中,的海藻糖合成酶基因导入植物（如甜菜、马铃薯等）中并,获得有效表达，使“工程植物”增强耐旱性和耐寒性。,根据材料中表达，使“工程植物”增强耐旱性、耐寒性的,基本操作步骤是：,，,，,。,基因表达的含义,。,写出酶基因在植物体内的表达过程：,基因工程操作中的工具是,、,、,。,目的基因的获取,基因表达载体构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因检测与鉴定,基因控制合成相关蛋白质,限制酶,DNA,连接酶,载体,5.,在,1990,年，医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天,性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首,先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正,常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转,基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免,疫功能趋于正常。,该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体,是,，目的基因是,，目的基因的,受体细胞是,。,将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋,于正常是由于产生了,，产生这种物质的两个基,本步骤是,和,。,人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别,是,；,该病的治疗方法属于基因工程运用中的,。,某种病毒,腺苷脱氨酶基因,白细胞,腺苷脱氨酶,转录,翻译,碱基排列顺序不同,基因治疗,蛋白质工程的崛起,一、蛋白质工程的崛起的缘由,基因工程产物,基因工程在原则上只能生产,自然界已存在的,蛋白质。,这些,天然蛋白质,是生物在长期进化过程中形成的,它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,却,不一定完全符合人类生产和生活的需要。,二、蛋白质工程的基本原理,1,、蛋白质工程的目标,根据人们对,蛋白质功能,的特定需求，对蛋白质的,结构,进行分子设计。,2,、天然蛋白质的合成过程,DNA,（基因）,转录,mRNA,翻译,蛋白质,基因,表达（转录和翻译）,形成氨基酸序列的多肽链,形成具有高级结构的蛋白质,行使生物功能,、蛋白质工程的基本途径,预期的蛋白质功能,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列,（基因）,4,、蛋白质工程的概念,是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，,通过基因修饰或基因合成，,对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。,5,、蛋白质工程与基因工程的关系,蛋白质工程是在基因工程的基础上，,延伸出来的,第二代基因工程,，是包含多学科的综合科技工程领域。,基因工程,是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品是该基因编码的,天然存在的蛋白质,。,