选修3基因工程讲述.ppt

回忆： （1）生物的主要遗传物质是什么？ （2）DNA的空间结构和基本组成单位是什么？ （3）你还能画出四种脱氧核苷酸的结构简式吗？ （4）一条链上的脱氧核苷酸相互连接是通过什么来完成的？ （5）基因控制蛋白质的合成过程。 （6）中心法则的图解。 定向基因改造设想 经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。 选修3 现代生物科技专题 基因工程 钦州二中高中生物备课组段敏 一、基因工程的基本内容： 基因工程的概念： 原理 基因重组 操作环境 生物体外 操作对象 基因（DNA） 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 结 果 优点 ①打破生殖隔离②定向改造生物③时间短 人类需要的基因产物 基因工程的理论基础： 培育转基因荧光斑马鱼的过程是怎样的呢？ “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车” 二、基因工程的基本操作工具： （1）分布：主要在微生物中。 （2）限制性内切酶的特性：一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并且能在特定的切点切割DNA分子。 （3）举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开；SmaⅠ能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切割。 １、基因的手术刀──限制性核酸内切酶(限制酶） ①识别回文序列： 在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与互补链反向读的顺序完全一致。 磷酸二酯键 磷酸二酯键 EcoRⅠ ②作用的部位：磷酸二酯键 思考：结果产生几个切口？产生几个末端？ 会产生黏性末端或平末端 ③作用的结果： 错位切 平切 拓展补充： 获取一个目的基因需限制酶剪切 次，共 产生 个黏性末端或平末端。 两 4 练习使用EcoRI 剪切目的基因 黏性末端 主要来源 种类 特点 结果 主要从原核生物中分离 （约4000种） 专一性 切割磷酸二酯键，一个切口产生两个黏性末端或两个平末端。 （举例） 小结： ２、基因的缝合针──DNA连接酶 类型 E·coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 来源 功能 大肠杆菌 T4噬菌体 恢复 磷酸 二酯键 只能连接黏性末端 能连接黏性末端和平末端(效率较低) 相同点 差别 作用 结果 作用 部位 作用 底物 解旋酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 限制酶 比较 项目 几种酶的比较： 3、基因的运输车——载体 将外源基因送入受体细胞 ①作用： ②具备的条件： 能在宿主细胞内复制并稳定地保存 具有多个限制酶切点 具有某些标记基因，便于进行筛选 ③种类： （抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。） 质粒、动植物病毒、λ噬菌体衍生物 质粒 ---最常用的载体 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 判断：质粒只存在于原核细胞中？ 小结 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 三、基因操作的基本操作程序 举例：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，以及与工业所需用酶相关的基因等，也可以是具有一些调控作用的因子。 第一步：目的基因的获取 目的基因：主要是指编码特定蛋白质的结构基因。 补充：基因的结构 1.原核细胞的基因结构： 2.真核细胞的基因结构： 1. 直接从自然界中已有的物种中分离出来 　　目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。 2、从基因文库中获取目的基因 1）基因组文库 2）部分基因文库 例如：cDNA文库的构建——mRNA反转录形成 DNA双链复制 一段已知目的基因的核苷酸序列 原理： 前提： PCR：多聚酶链式反应 3、利用PCR技术扩增目的基因 1.四种脱氧核苷酸 2.DNA的两条模板链 3.热稳定DNA聚合酶(Taq酶） 4.一对引物 条件： 过程： 目的基因DNA受热(90℃-95℃)变性后解链成单链； 2.引物与单链互补结合； 3.合成链在DNA聚合酶作用下进行延伸。 4.人工合成法 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 目的基因 推测 推测 化学合成 ③化学合成法： 适用范围： 已知核苷酸序列，基因的核苷酸数量较少。 ①DNA合成仪合成：利用合成仪按照人们预先设定的DNA序列,从无到有,从头合成 ②反转录法：（cDNA文库） 小结：目的基因的获取 1.获取目的基因的常用方法 从基因文库中获取 利用PCR技术扩增 人工合成 PCR技术扩增与DNA复制的比较 PCR技术 DNA复制 相同点 原理 原料 条件 不同点 解旋方式 场所 酶 结果 碱基互补配对 四种脱氧核苷酸 模板、能量、酶 高