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微生物学课件第二节 细菌基因转移的方式

微生物学课件第二节  细菌基因转移的方式
二十世纪生物科学具有划时代意义的巨大事件,推动了 生物科学的迅猛发展,并带动了生物技术产业的兴起。
微生物在基因工程的兴起和发展过程中起着 不可替代的作用!
“微生物与基因工程”
一、基因工程的基本过程
1. 基因分离: a)分别提取供体DNA和载体DNA b)用专一性很强的限制性核酸内切酶分别切割供体和载体DNA
Hfr菌株内的F因子因不正常切割而脱离染色体时, 形成游离的但携带一小段染色体基因的F因子, 特称为F′因子。
F′×F-与F+×F-的不同:给体的
部分染色体基因随F′一起转入受体细胞
a)与染色体发生重组; b)继续存在于F′因子上,
形成一种部分二倍体;
二 细菌的转导(transduction)
由噬菌体介导的细菌细胞间进行遗传交换的一种方式: 一个细胞的DNA通过病毒载体的感染转移到另一个细胞中
能将一个细菌宿主的部分染色体或质粒DNA 带到另一个细菌的噬菌体称为转导噬菌体
细菌转导的二种类型:
普遍性转导 局限性转导
1 普遍性转导(generalized transduction)
噬菌体可以转导给体细菌染色体的任何部分到
受体细胞中的转导过程
1951年,Joshua Lederberg和Norton Zinder为了证实大肠杆菌以外 的其它菌种是否也存在接合作用,用二株具不同的多重营养缺陷型 的鼠伤寒沙门氏菌进行类似的实验:
抗生素筛选
G ene cloning and E xpression using Plasm id pB R 322
DNA聚合酶
能够把脱氧核糖核苷酸连续地加到双链DNA分子引物链的 3’-OH 末端,催化核苷酸的聚合作用,而不发生从引物模板上 解离的情况.

《基因工程》PPT教学 ppt课件

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典型例子:抗烟草花叶病毒的转基因烟草、 抗病毒的转基因小麦、甜椒
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转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
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4.利用转基因改良植物的品质
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富含赖氨酸的转基因玉米
基转 因入 的荧 发光 荧素 光酶 烟蛋 草白
PPT课件 不会引起过敏的转基因大4豆0
原 理: 基因重组
表达水平: DNA分子水平
过程:
意义: 1、定向改造某些性状
2、克服远缘杂交
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3
原核细胞的基因结构
非编码区 编码区上游 启动子
编码区
非编码区 编码区下游
终止子
RNA聚合酶结合位点
启动子:位于基因首端一段能与RNA聚合酶结合并能起 始mRNA合成的序列。没有启动子,基因就不能转录。
将目的基因导入 农杆菌介导的遗传转化法
植物细胞
基因枪法
方法
将目的基因导入 动物细胞
——显微注射法
将目的基因导入——感受态细胞吸收DNA分子
微生物细胞
(氯化钙法)
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(四)目的基因的检测与鉴定 ——检查是否成功 ①形态检测
检测— ②分子检测
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非目的基因片段 GACATAGCTACA CTGTATCGATGT
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1
我们主要讨论4个问题:
1. 什么是基因工程——基因工程的概念。
2. 为什么能进行基因工程——基因工程的原理和技术。 3. 怎样进行基因工程——4大步骤 4. 基因工程的应用和前景
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2
1、概念:又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。

高中生物基因工程课件

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毒性和提高免疫原性。
基因工程疫苗的应用
03
预防传染病,如乙型肝炎疫苗、人乳头瘤病毒疫苗等,降低人
群发病率。
基因工程抗体
基因工程抗体的种类
包括单克隆抗体、双特异性抗体、人源化抗体等。
基因工程抗体的制备
通过基因工程技术克隆和表达抗体的重链和轻链可变区基因,与适 当的恒定区基因融合,在哺乳动物细胞中表达。
公众参与与透明度
加强公众参与和透明度,促进利益相关方的对话 和协商,共同制定符合各方利益的决策。
3
国际合作与协调
加强国际合作与协调,共同制定国际性的伦理准 则和法律法规,促进全球范围内的公平和平等。
谢谢
THANKS
生物固氮
通过基因工程技术将固氮基因转入植物,提高植 物的固氮能力,减少化肥使用。
生物农药
通过基因工程技术生产具有杀虫、杀菌作用的生 物农药,减少化学农药的使用。
基因编辑技术
利用基因编辑技术如CRISPR-Cas9等对作物进行 精确的基因改造,提高作物的抗逆性和产量。
05 基因工程与环境保护
CHAPTER
生物的遗传性状。
基因工程原理
基因工程基于分子生物学和遗传学 原理,通过改变生物体的基因组, 实现对生物性状的遗传改良。
基因工程操作步骤
基因工程的操作步骤包括基因克隆 、载体构建、受体细胞转化、基因 表达和产物分离纯化等。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源
基因工程的未来发展
基因工程起源于20世纪70年代,当时 科学家发现了限制性内切酶和DNA连 接酶,为基因操作提供了工具。
基因工程在土壤修复中的应用
土壤修复是指通过各种手段改善土壤质量,降低土壤污染 对环境和人体健康的影响。基因工程技术可以帮助我们培 育出具有特定功能的植物,用于土壤修复。

《基因工程说课》课件

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CATALOGUE
目 录
• 基因工程简介 • 基因工程的基本技术 • 基因工程实验操作流程 • 基因工程的安全与伦理问题 • 未来展望
01
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基因工程简介
基因工程的定义
基因工程是指通过人工操作将外源基因导入细胞或生物体内,以改变其遗传物质, 从而达到改良生物性状、生产生物制品或治疗遗传性疾病目的的技术。
基因工程是生物工程的一个重要分支,它利用分子生物学和分子遗传学的原理和技 术,对生物体的遗传物质进行操作和改造。
基因工程的基本操作包括基因克隆、基因转移、基因表达和基因沉默等,这些技术 为人类提供了强大的工具来探索和利用生命系统的奥秘。
基因工程的历史与发展
基因工程的起源可以追溯到20世纪70 年代初期,当时科学家们开始探索限制 性内切酶和DNA连接酶等基本工具,
健康风险
基因工程可能对人类健康产生负面 影响,如基因治疗中的副作用。
安全风险
基因工程可能被用于制造生物武器 或生物恐怖主义。
基因工程的伦理问题
人类基因编辑
基因资源与知识产权
基因工程应用于人类胚胎编辑可能引 发一系列伦理问题,如设计婴儿等。
基因资源属于全人类共享的遗产,涉 及知识产权和利益分配问题。
为基因操作奠定了基础。
1973年,美国科学家斯坦利·柯恩和赫 伯特·博耶利用限制性内切酶和DNA连 接酶,成功地将SV40病毒的DNA切割 并重新连接,从而实现了第一个重组
DNA分子。
自此以后,基因工程技术不断发展,逐 渐形成了完整的理论体系和技术体系, 并在医学、农业、工业和基础研究中得
到了广泛应用。
基因歧视
基因信息可能被用于歧视某些人群, 如保险、就业等方面。

基因工程_1 PPT课件

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被限制酶切开的DNA两条单链的切口,带有几个伸出的核 苷酸,它们之间正好互补配对,这样的切口叫做黏性未端。 可以设想,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来 切割,然后让两者的黏性未端黏合起来,似乎就可以合成 重组的DNA分子了。但是,实际上仅仅这样做是不够的, 互补的碱基处虽然连接起来,但是这种)连接起来,两边的扶手 的断口处还没有连接起来。要把磷酸二酯键(扶手)的断 口处连接起来,也就是把两条DNA未端之间的缝隙“缝合” 起来,还要靠另一种极其重要的工具——DNA连接酶。
(四)目的基因的检测和表达
原理:利用运载体的某些标记性基因 例如: 大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基 因,当它重组并导入受体细胞后,就可以 根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断 受体细胞是否获得了目的基因。
基 因 操 作 的 基 本 步 骤 示 意 图
1、细菌通常是具有双链环状DNA的单细胞生物。现有甲、 乙两种细菌,基因型分别是abd和ABD,通过基因工程使甲 细菌后代产生出乙细菌B基因所控制的产物,具体过程如 图所示,试据图回答。
相对的独立性
2、“人类基因组计划”的研究工作已经历时10年,投资近百亿美 元。一开始它是一项“国际参与,免费分享”的国际合作研究项目, 现在由于其潜在的巨大经济价值,使得它还未完成时,争抢就已经 开始,而且愈演愈烈的趋势。起步本已较晚的我国生物科技人员还 面临着经费严重不足等巨大困难,但是他们说:“我们的民族已经 在信息产业的上游-----软件和硬件上受制于人,我们再也不能让 我们的子孙后代在这个领域付出代价!”当该课题组的杨焕明、汪 键在没有研究经费的情况下找袁隆平帮忙时,袁隆平爽快地道: 染色体 “拿合同来”。(1)从细胞学上讲,基因的载体是 其 线性排列 排列特点是 。 基因脱氧核苷酸的排列顺序 ,因为它 (2)文中的“基因序列”指 代表控制生命活动的全套遗传密码 ,所以基因序列的测定对于 探索生命奥秘意义重大:(3)“编码基因”一词中的“编码”, 蛋白质 是指为生命活动的体现者 编码。(4)文中袁隆平是我 杂交育种 国的 专家,他使用的方法主要是 。(5)与杂 交育种、诱变育种相比,通过基因工程来培育新品种的主要优点 是 缩短育种时间 和 克服远缘杂交不亲和 的障碍。

第10章 微生物与基因工程

第10章 微生物与基因工程
➢ 携带了氨卞青霉素抗性基因(ampR)
➢ 多克隆位点区位于lacZ‘基因中,在此位点上插入外源基因会 导致lacZ‘基因失活,可利用蓝白斑筛选重组子 。
.
.
.
质粒的不足
(1)外源DNA≤15kb。 (2)转化效率低,约0.1%的转化率。
.
二、λ噬菌体克隆载体
λ噬菌体的优点: (1)遗传背景清楚; (2)容纳外源DNA≤23kb。 (3)高感染率100%,体外包装上外壳蛋白。 缺点:DNA分子很大;限制酶有很多切点,且多位
.
.
⑵ 插入一小段多克隆位点区
➢ 在α肽的编码区内插入一小段密集限制酶单一位点 的DNA片段,当外源DNA插入到这一区段,则会 破坏α互补作用。这时若将M13(含外源DNA)和 宿主细胞涂布在含有IPTG和X–gal培养基的平板 上,则形成无色噬菌斑。
.
➢ M13载体克隆外源DNA的能力较小,一般只适 于克隆300~400bp的外源DNA片段;
.
M13噬菌体的改造
➢ 野生型M13不适于作为克隆载体,因此人们对野生 型M13进行了改造,构建了一系列M13克隆载体。
➢ 在M13基因组中,除基因间隔区(IG)外,其他均 为复制和组装所必需的基因。
➢ 外源DNA插入IG区,可不影响M13活动,因此对 野生型M13的改造主要在IG区中进行。
.
⑴ 插入β-半乳糖苷酶选择标记
第十章
微生物与基因工程
基因工程技术
➢ 基因工程(genetic engineering):把分离到的 或合成的基因经过改造,插入载体中,导入宿 主细胞内,使其扩增和表达,从而得到大量基 因产物,或令生物表现出新的形状。
.
基因工程大事记
1973 Cohen和Boyer第一次将重组体DNA转化大肠杆菌,

《微生物基因工程》课件

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02
微生物基因工程的基本技 术
基因克隆技术基ຫໍສະໝຸດ 克隆技术定义基因克隆技术是一种将特定基因或基因片段分离出来,并在体外进行复制、剪切、拼接等 操作,最终将重组的基因或基因片段导入受体细胞,实现基因的体外操作和扩增的技术。
基因克隆技术原理
基因克隆技术的核心原理是DNA的半保留复制。通过将外源DNA片段插入到载体DNA中 ,形成重组DNA,然后将重组DNA导入到宿主细胞中,实现外源DNA的扩增。
利用基因工程改造微生物,提高生物 燃料的产量和效率,降低生产成本。
药物生产
通过基因工程手段改良微生物,实现 高效的药物生产,降低生产成本。
环境保护
利用基因工程改造微生物,提高污染 物的降解效率和速度,降低环境污染 。
农业领域
通过基因工程手段改良农作物,提高 农作物的抗逆性和产量,改善农业生 产效益。
改良农作物优点
通过基因工程技术,可以提高农作物的抗逆性、产量和品 质,为农业生产的发展做出贡献。
改良农作物挑战
改良农作物需要经过严格的试验和审批,确保安全性、有效性和 可持续性。同时需要加强农业技术的推广和应用,提高农民的素
质和能力。
04
微生物基因工程的前景与 挑战
微生物基因工程的发展前景
生物燃料
基因操作技术
包括基因克隆、转化、表达等关键技 术,是实现基因工程应用的基础。
微生物基因工程的历史与发展
起源
20世纪70年代,随着DNA双螺旋结构的发现和分子生物学的兴起 ,基因工程技术开始起步。
发展历程
经历了从简单到复杂、从单一到多基因的转化,技术不断进步,应 用领域不断扩大。
未来展望
随着基因编辑技术的发展,微生物基因工程将更加精准、高效,有 望在生物医药、生物能源等领域发挥更大作用。

基因工程公开课ppt课件

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家蚕
普通细菌
提取
与运载体DNA结合
蚕丝蛋白
转基因细菌(含蚕丝蛋白
基因
导入
基因)
蚕丝蛋白
• 本节主要内容
1)基因工程的概念 2)基因操作的工具 3)基因工程的基本步骤
练习
1、在基因工程中,切割运载体和含有目
的基因的DNA片段,需使用( A )
A.同种限制酶 B. 两种限制酶 C.同种连接酶 D. 两种连接酶
家蚕能够吐出蚕丝为人类利用 设想 能否让细菌“吐出”蚕丝?
(一)基因工程的概念
基因工程,又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地 说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出 来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向 地改造生物的遗传性状。
ห้องสมุดไป่ตู้
一 基因工程的原理
(一)基因工程的概念
(3)具有某些标记基因,便于筛选成功导入的受体细胞。
(三)基因工程的步骤
1)提取目的基因 2)目的基因与运载体结合 3)目的基因导入受体细胞 4)目的基因的检测和表达
第一步:提取目的基因
(1)目的基因:人们所需要的特定基因
直接分离法:从自然界已有的物种中分离出来
(2)途径
mRNA 单链DNA 双链DNA
EcoRI限制酶的切割
黏性末端
黏性末端
(3)限制酶切割的是什么化学键?
切割位点
磷酸 二酯

(3)限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的磷酸 二酯键,而不是碱基之间的氢键
(注意与解旋酶的区别)
被限制酶切开的DNA两条单链的切口,带有
几个伸出的核苷酸,这样的切口叫黏性末端。
它们之间正好互补配对
(4)切割的结果:一般能产生黏性末端,也可能 产生平末端。
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工合成的生长激素释放抑制因子14肽的基因重组入质粒,成
功地在大肠杆菌中合成得到这14肽;

1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先后发明了三种DNA 序列的快速测定法;90年代全自动核酸序列测定仪的问世;
一、基因工程基本过程
1、目的基因的提取:分离或合成外源 Nhomakorabea因。2、体外重组:外源基因与载体体外连接,构建重
PCR 技术的实际用途
① 可用于 DNA 的扩增和克隆,制备单链或双链 DNA 探针;也可用于定位诱变和 DNA 测序。
② 在临床医学上可用于检测病原体,诊断遗传病,
以及对癌基因的分析确定。 ③用于法医,以鉴别个体和判定亲缘关系。
组DNA分子;
3、转化:重组DNA分子导入细胞。
4、扩增该克隆DNA。 5、筛选与鉴定; 6、基因表达:控制适当条件,外源DNA表达。 7. 获得表达产物或转基因动物、转基因植物。
二、微生物与基因工程关系
一切基因工程操作都离不开微生物 1、基因工程所用克隆载体主要是用病毒、噬菌体和质粒改造 而成的。 2、基因工程所用NA(cDNAlibrary)
1. 基因的构建所谓基因是指生组DNA;
1985
第一批转基因家畜(兔、猪和羊),中国
基因鱼

1993 基因工程西红柿在美国上市 2019 英国罗斯林研究所-克隆羊多莉 2019.9 中国获准加入人类基因组计划, 负责测定人 类基因组全部序列的1% 2000.6.26 2019.2.11 科学家公布人类基因组工作草图 公布人类基因组基本信息
mRNA逆转录为cDNA,那么所构建的cDNA的库容量相应比基因小。
构建cDNA的主要步骤:①从生物体或细胞中提取mRNA。 ②利用逆转录酶以寡聚(dT)或随机寡聚核苷酸为引物合
成cDNA的第一条链。
③利用DNA聚合酶I,以cDNA第一条链作为模板,用适 当引物合成cDNA第二条链;常用RNA酶H在杂交分子 的mRNA链上造成切口和缺口,产生一系列RNA引物; 或是除去杂交分子的mRNA后,加入随机引物,即可 合成第二条链。 ④cDNA与载体的体外连接。 ⑤噬菌体的体外包装及感染或质粒的转化。由于cDNA不

PCR 由 3 个基本反应组成。 ① 变性: 加热,模板 DNA 经热 变性,成为两条单链; ② 退火: 使温度下降,寡核苷酸引物 即与模板 DNA 中所要扩增序列两端的碱基配对; ③ 延伸: 在 适宜条件下引物 3‘ 端向前延伸,合成与模板碱基序列完全互 补的 DNA 链。

DNA 片段以 2 的指数增长,重复 25~30 次循环,扩增的 DNA 片段拷贝数可增至 10 6 -10 7 倍。

聚合酶链式反应( polymerase chain reaction, PCR ),是一种在体外快速扩增特定 DNA 序列 的新技术。bbioo/video/2019/351.htm
PCR 扩增技术原理

如果 DNA 片段两端的序列是已知的,则先要合成一对寡聚核
苷酸引物,它们各自与所需扩增的靶 DNA 片段的末端互补。
第一节 基因工程概述

三项重要技术为基因工程奠定了基础:
1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等发现的限制性核酸内切酶
为基因工程提供了有力的工具;

1972年Berg等将SV-40病毒DNA与噬菌体P22DNA在体外重 组成功;1973年Cohen和Boyer第一次将重组体DNA转化大 肠杆菌,实现了DNA的分子克隆; 1977年Boyer等首先将人
3、微生物细胞是基因克隆的宿主。
4、大规模表达基因产物,构建工程菌,利用工厂发酵来实现。
5、提供基因资源(抗高温、高盐、高碱、低温等特性)。
6、模式生物提供基础理论。
第二节 基因的分离合成和诱变

利用重组DNA技术,可将某一原核生物或真核 生物染色体基因组的全部遗传信息,贮存在由
重组体群体(如重组噬菌体群体)构成的基因
第 十 章
微生物与基因工程
基因工程技术

基因工程(genetic engineering):把分离到的 或合成的基因经过改造,插入载体中,导入宿
主细胞内,使其扩增和表达,从而得到大量基
因产物,或令生物表现出新的形状。
基因工程大事记
1973 Cohen和Boyer第一次将重组体DNA转化大肠杆菌, 实现了DNA的分子克隆; 1978 Genentech公司---人胰岛素---世界上第一种基 因工程蛋白药物 1982 第一个基因工程药物--重组人胰岛素在英、美获 准使用
(2)用限制性酶部分水解或机械剪切成适当长度的DNA
片段,经分级分离选出一定大小合适克隆的DNA片 段; (3)选择容载量较大的克隆载体,通常采用λ噬菌体或 柯斯质粒载体,在适当位点将载体切开;
(4)将基因组DNA片段与载体进行体外连接;
(5)重组体DNA直接转化细菌或用体外包装的重组λ噬 菌体颗粒感染敏感细菌细胞。最后得到携带重组列比基因短,其克
隆载体可选用质粒或病毒载体。
基因的化学合成
DNA 的合成

自 DNA 合成仪问世后,化学合成已可完全自动化, 在半个小时内可合成 30~35 个碱基的寡核苷酸。

目前化学合成寡核苷酸片段的长度约为 150~200 个 核苷酸左右。
PCR 扩生物体全部mRNA的cDNA克隆总体。cDNA中的每一个克隆只含一种mRNA信息。

由于因。但基于这样 一个事实,即细胞中的mRNA分子数要比基因组的基因数 小得多(通常大约仅有15%左右基因被表达),因而若由
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