基因工程及其应用【可编辑PPT】
合集下载
第2节基因工程及其应用课件(公开课)[可修改版ppt]
![第2节基因工程及其应用课件(公开课)[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/eb053bcea76e58fafbb003c8.png)
目的基因与 运载体结合
目的基因导 入受体细胞
目的基因的 检测与鉴定
1、基因工程与作物育种
抗虫原理？抗虫结果？
抗虫棉
抗CMV甜椒
(1)抗虫棉的培育过程
抗虫转基因植物
生长快、肉质好的转基因 乳汁中含有人生长激素的
鱼(中国)
转基因牛(阿根廷)
转鱼抗寒基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
2、基因工程与药物研制
通常一种假单孢 杆菌只能分解石油中 的一种烃类．用基因 工程培育成功的“超 级细菌”却能分解石 油中的多种烃类化合 物。 科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分 解DDT等毒害物质的细菌。
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地 反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，
甚至还可以吸收和转化污染物。
4、动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平 台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达 于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并 分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具
有重要价值产品的转基因动物的总称。
转基因食品
安全吗?!
转基因植物的安全性争论
支持派认为：如果转基因农业生物技术得不 到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调， 迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健 康和环境的确切证据。
结 果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类 所需要的品种。
供体细胞 目的基因
受体细胞 获得新性状
（二）基因操作的工具
• 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ 关键步骤一的工具：基因的剪刀——限制性内切酶 关键步骤二的工具：基因的针线——DNA连接酶 关键步骤三的工具：基因的运载工具——运载体
1、基因工程的
基因工程及其应用 课件PPT(18页)
❖
8通过了解穆罕默德的主要活动，学习 他不畏 困难的 坚强意 志和为 阿拉伯 民族统 一与幸 福而奋 斗的远 大抱负 。
❖
9.掌握隋唐科举制度的主要内容，联 系当今 考试的 实际培 养分析 问题的 能力； 学生对 唐朝人 衣食住 行的时 尚和博 大宏放 的精神 面貌的 了解， 感知科 举制度 的创新 对社会 进步的 促进作 用；想 象唐朝 人的生 活，培 养学生 丰富的 想象力 。
A、 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
条 2、具有多个限制酶切点（每种限制酶切 件： 点最好只有一个），以便与外源基因连接
3、具有标记基因，便于进行筛选
B、常用 质粒、噬菌体和动、 的运载体： 植物病毒等
标记基 因，便 于进行 检测。
C、它们的共同特点是：
都有侵染或进入 宿主细胞的能力
其中质粒存在于许多 细菌和酵母菌等生物 中,是细胞染色体外能 够自主复制的很小的 环状DNA分子.
❖
5.了解“三角贸易”的背景，知道“三角 贸易”路 线和内 容，能 概括出 殖民扩 张的大 致手段 。
6.说出玻利瓦尔在拉美独立运动中的主 要事迹 ，简要 了解拉 美其他 国家和 地区的 独立运 动。
7通过了解日本大化改新是学习和模仿 中国文 明的史 实，懂 得善于 学习和 模仿他 人是提 高自身 素质的 一种重 要途径 。
形成的黏性末端不同
2、限制酶的发现有什么意义？
基因工程创立的标志
2：基因工程的
“
” 指“DNA连接酶”
作用：
连接“梯子”断口的 “扶手”而非“梯子” 中间的“踏板”。
其作用与限制性内切酶 相反，作用点相同
连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末 端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
人教版高中生物必修二第六章第2节《基因工程及其应用》 课件 (共38张PPT)
A.同种限制酶
B.两种限制酶
C.同种连接酶
D.两种连接酶
2、DNA连接酶的主要功能是
（）
A.DNA复制时母链与子链之间形成的氢键
B.粘性末端碱基之间形成的氢键
C.将两条DNA末端之间的缝隙连接起来
D.将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来
3、下列有关质粒的叙述，正确的是（ A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状
DNA聚合酶：DNA复制时分别以DNA的两 条链为模板形成磷酸二酯键合成新的脱氧 核苷酸链。
逆转录酶：以RNA为模板形成磷酸二酯键 合成新的脱氧核苷酸链
限制酶：切割DNA，断开磷酸二酯键
DNA连接酶：连接两个DNA片段，形成磷 酸二酯键。
（三）基因的运载体
常见种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等
质粒
存在于许多细菌以及酵母菌 等生物的细胞中，是拟核或 细胞核外能够自主复制的很 小的环状DNA分子。
运载体特点： 1、能自主复制并能够转移到
受体细胞并稳定保存 2、有限制酶切位点 3、有标记基因 4、对受体细胞无害
三、基因工程的“四步曲”
提取目的基因
三、基因工程的“四步曲”
提取目的基因 目的基因与运载体结合
B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型 环状DNA C. D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地 进行
4下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（） A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA
连接酶和运载体
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷 酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细 菌繁殖快
A.① B.
C.①②③ D.②③④
再见！
C.DNA
D.RNA
基因工程及应用PPT课件
（2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3）将杂化载体 （环状的DNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上 其它基因得以转录和翻译。
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
一个是有些甚至相当多疾病无法治疗 ，这就 是中西 医学结 合的缘 由。然 而，由 于二者 是两套 理论、 两股道 上跑的 车，（ 高血压 心脏病 糖尿病 ）风马 牛不相 及，从 理论上 讲就没 有结合 的可能 ，只是 形式上 的融合 罢了。 故出现 西医对 治疗不 了的疾 病只好 求助中 医，而 中医则 往往采 用西医 诊断中 医治疗 ，以及 中西治 疗法一 块用的 局面。 （肺血液血小板红血球白血球） 至于循证医学、比较医学、后现代医学 、行为 医学等 所谓“ 医学” ，都称 不上一 门独立 的医学 科学， 关于这 一点在 灵魂医 学有关 章节中 将有相 关点评 。（肿 瘤癌症 胃癌肠 癌肺癌 ）
弄不明白，治疗受到制约，在小小SARS、 禽流感 面前竟 束手无 策，在 糖尿病 、癌症 、心脑 血管疾 病、尿 毒症等 相当多 疾病面 前更是 不得不 求助或 借助中 医治疗 。一个 是疗效 不确实 ，一个 是有些 甚至相 当多疾 病无法 治疗， 这就是 中西医 学结合 的缘由 。然而 ，由于 二者是 两套理 论、两 股道上 跑的车 （肺血 液血小 板红血 球白血 球）， 风马牛 不相及 ，从理 论上讲 就没有 结合的 可能， 只是形 式上的 融合罢 了。（ 肺炎青 霉素肝 炎）
西医学是最近三四百年来建立在解剖 学、生 物学及 现代科 学技术 基础上 、（高 血压心 脏病糖 尿病） 发展起 来的一 门以“ 解剖人 、肉体 人”为 概念的 、新兴 的现代 医学科 学理论 体系。 主要采 用科学 实验方 法，（ 传染病 丙肝乙 肝甲肝 ）从宏 观到微 观，直 至目前 的分子 基因层 次水平 ，发展 极为迅 速，超 过其它 任何一 门医学 科学， 成为世 界医学 史上的 主流。 （肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
一个是有些甚至相当多疾病无法治疗 ，这就 是中西 医学结 合的缘 由。然 而，由 于二者 是两套 理论、 两股道 上跑的 车，（ 高血压 心脏病 糖尿病 ）风马 牛不相 及，从 理论上 讲就没 有结合 的可能 ，只是 形式上 的融合 罢了。 故出现 西医对 治疗不 了的疾 病只好 求助中 医，而 中医则 往往采 用西医 诊断中 医治疗 ，以及 中西治 疗法一 块用的 局面。 （肺血液血小板红血球白血球） 至于循证医学、比较医学、后现代医学 、行为 医学等 所谓“ 医学” ，都称 不上一 门独立 的医学 科学， 关于这 一点在 灵魂医 学有关 章节中 将有相 关点评 。（肿 瘤癌症 胃癌肠 癌肺癌 ）
弄不明白，治疗受到制约，在小小SARS、 禽流感 面前竟 束手无 策，在 糖尿病 、癌症 、心脑 血管疾 病、尿 毒症等 相当多 疾病面 前更是 不得不 求助或 借助中 医治疗 。一个 是疗效 不确实 ，一个 是有些 甚至相 当多疾 病无法 治疗， 这就是 中西医 学结合 的缘由 。然而 ，由于 二者是 两套理 论、两 股道上 跑的车 （肺血 液血小 板红血 球白血 球）， 风马牛 不相及 ，从理 论上讲 就没有 结合的 可能， 只是形 式上的 融合罢 了。（ 肺炎青 霉素肝 炎）
西医学是最近三四百年来建立在解剖 学、生 物学及 现代科 学技术 基础上 、（高 血压心 脏病糖 尿病） 发展起 来的一 门以“ 解剖人 、肉体 人”为 概念的 、新兴 的现代 医学科 学理论 体系。 主要采 用科学 实验方 法，（ 传染病 丙肝乙 肝甲肝 ）从宏 观到微 观，直 至目前 的分子 基因层 次水平 ，发展 极为迅 速，超 过其它 任何一 门医学 科学， 成为世 界医学 史上的 主流。 （肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）
《基因工程及其应用》ppt.ppt
（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片 段。 （2）作用位置：磷酸二酯键。 （3）作用结果：形成重组DNA。
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
2.TWO
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
3.THREE
胰岛素基 因与运载 体DNA连 接
二
设想 三
能否让微生物产生出人的胰岛素、干 扰素等珍贵的药物？
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。
一、基因工程概念
基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提 取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物 的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。
资料三
以往，治疗糖尿病 的胰岛素是从动物 胰腺中提取的，从 100千克猪、牛等 动物的胰腺只能提 取3－4克胰岛素， 治疗一个患者需宰 杀40－50头牛，这 种药物的造价就可 想而知了。
微生物可以有分泌产物，且微生物繁 殖速率快
设想
能否让禾本科的植物也能够固定空气
一
中的氮？
设想
能否让细菌“吐出”蛛丝？
原理：基因重组
结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类
所需要产品。
？ 基因工程是在分子水平的设计和
施工，需要有专门的工具，生物体内有
哪些专门的工具呢？
2020/7/14
二、基因工程操作的工具
1. 将目的基因片断从人体细胞内提取，
需要基因的剪刀——限制性内切酶。
2. 将目的基因运入大肠杆菌，
需要基因的运输工具——运载体。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将 DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
2.TWO
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
3.THREE
胰岛素基 因与运载 体DNA连 接
二
设想 三
能否让微生物产生出人的胰岛素、干 扰素等珍贵的药物？
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。
一、基因工程概念
基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提 取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物 的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。
资料三
以往，治疗糖尿病 的胰岛素是从动物 胰腺中提取的，从 100千克猪、牛等 动物的胰腺只能提 取3－4克胰岛素， 治疗一个患者需宰 杀40－50头牛，这 种药物的造价就可 想而知了。
微生物可以有分泌产物，且微生物繁 殖速率快
设想
能否让禾本科的植物也能够固定空气
一
中的氮？
设想
能否让细菌“吐出”蛛丝？
原理：基因重组
结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类
所需要产品。
？ 基因工程是在分子水平的设计和
施工，需要有专门的工具，生物体内有
哪些专门的工具呢？
2020/7/14
二、基因工程操作的工具
1. 将目的基因片断从人体细胞内提取，
需要基因的剪刀——限制性内切酶。
2. 将目的基因运入大肠杆菌，
需要基因的运输工具——运载体。
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将 DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
E. coli B含有EcoB核酸酶和EcoB甲基化酶
当λ(k)噬菌体侵染E. coli B时，由于其DNA中 有EcoB核酸酶特异识别的碱基序列，被降解掉。 而E. coli B的DNA中虽然也存在这种特异序列， 但可在EcoB甲基化酶的作用下，催化S-腺苷甲硫 氨酸（SAM）将甲基转移给限制酶识别序列的特 定碱基，使之甲基化。 EcoB核酸酶不能识别已甲 基化的序列。
基因重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因 与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受 体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或 新性状的DNA体外操作程序，也称为分子克隆技术。
供体、受体和载体是重组DNA技术的三大基本元件。
基因工程的目的：
分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源 大规模生产生物活性物质 设计、构建生物的新性状甚至新物种
反应必须ＡＴＰ和Ｍｇ２＋，具有特异性识别部位 并切割。 如EcoR I、Hinf III III 型限制酶的基本特点：
可以识别特定碱基顺序，并在这一顺序的3’端2426bp处切开DNA，切割位点没有特异性。
2、限制性核酸内切酶的命名原则
第一个字母：大写，表示所来自的微生物的属名的第一 个字母。 第二、三字母：小写，表示所来自的微生物种名的第一、 二个字母。 其它字母：大写或小写，表示所来自的微生物的菌株号。 罗马数字：表示该菌株发现的限制酶的编号。
⑶核酸内切限制酶对生物基因组的消化作用
小分子量的片断-----少 （电泳-容易分离目的片 断）cheria coli RY13的第一个限制
酶。
3、限制性内切酶作用后的断裂方式
形成粘性末端； 形成平末端；
粘性未端：切开后的两段DNA各留下一个尾，这2 个尾的核苷酸顺序完全一样，方向相反。它们之 间是互补的，在适当条件下可以再连接一起。
Sel I CGCG Tha I CG CG
5、影响核酸内切酶活性的因素
⑴DNA的纯度
DNase的污染(Mg2+) a.增加核酸内切限制酶的用量 b.扩大酶催化反应的体系（稀释） c.延长酶催化反应的保温时间 加入亚精胺提高酶的消化作用，需适当的温度。
⑵DNA的甲基化程度 ⑶酶切消化反应的温度
大多数酶的标准反应温度37℃。
⑷DNA的分子结构
基因工程及其应用
第5章 基因工程及其应用
一 基因工程概述 二 基因工程工具酶 三 克隆载体 四 微生物作为克隆载体的宿主 五 基因工程的常用技术和方法
基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应 用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游 技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建 （重组DNA 技术）；下游技术涉及到基因工程菌或 细胞的大规模培养及基因产物的分离纯化过程。
二 基因工程常用的工具酶
基因工程所用到的绝大多数工具酶都是从不同微 生物中分离和纯化而获得的。
包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合 酶、逆转录酶等。
限制（restriction)与修饰 (modification) 体系 (R/M )：
寄主是由两种酶活性配合完成的: 一种是修饰的甲基转移酶 另一种是核酸内切限制酶
R/M体系的作用：
⑴保护自身的DNA不受限制； ⑵破坏外源DNA使之迅速降解。
（一） 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease）
1、核酸限制性内切酶的分类 I 型限制酶的基本特点:
反应必须S-腺苷基蛋氨酸、ＡＴＰ、Ｍｇ２＋，有 特异识别位点但没有特异切割位点，切割是随机的。 如EcoB和EcoK II 型限制酶的基本特点：
大规模生产生物活性物质
天然细胞
分离工程
分
离
酶
工
程
酶工程
天然细胞
基因工程 蛋白质工程 途径工程
工程细胞
发酵工程 细胞工程
生物活性物质
第一代基因工程 蛋白多肽基因的高效表达 经典基因工程 第二代基因工程 蛋白编码基因的定向诱变 蛋白质工程 第三代基因工程 代谢信息途径的修饰重构 途径工程 第四代基因工程 基因组或染色体的转移 基因组工程
同裂酶(来源不同但识别相 同靶序列)
Sau3A I GATC
同尾酶(来源不同，识别 靶序列不同但产生相同粘 性末端)
CTAG
BamH I GGATCC
CCTAGG
4、限制片断的末端连接作用
分子间的连接：不同的DNA片断通过互补的粘性 末端之间的碱基配对而彼此连接起来。
分子内的连接：由同一片断的两个互补末端之 间的碱基配对而形成的环形分子。
维持酶的稳定性。 ｄ. 牛血清蛋白（BSA） ：维持酶的稳定性。
６、核酸内切限制酶对DNA的消化作用
⑴核酸内切限制酶以同型二聚体形式与靶序列发
生作用。
⑵核酸内切限制酶对DNA的局部消化
完全的酶切消化：识别序列n个碱基的核酸内切 限制酶，对DNA的切割能达到每隔4n切割一次 的水平。
局部酶切消化：不让核酸内切限制酶对大量的 DNA消化完全，就可以获得平均分子量大小有 所增加的限制片断产物，进行不完全的限制酶消 化反应。 a. 缩短酶切的消化反应的保温时间 b. 降低反应的温度（37--4）结束酶的活性
某些核酸内切限制酶切割超螺旋的质粒或病毒 DNA所需要的酶量要比消化线性的DNA高29倍。
⑸核酸内切限制酶标准的缓冲液 ａ. 氯化镁、氯化钠或氯化钾：
不正确的NaCl或Mg++浓度，会降低限制酶的活性， 还可能导致识别序列的改变。 ｂ. Tris-HCl ： 维持最适的pH值（ pH ＝7.4）。 ｃ. β-巯基乙醇或二硫苏糖醇（DTT） ：
一 基因工程育种
是运用体外DNA各种操作或修改手法获得目的基因， 再借助于病毒、细菌质粒或其他载体，将目的基因转移至 新的宿主细胞并使其在新的宿主细胞系统内进行复制和表 达，或者通过细胞间的相互作用，使一个细胞的优良性状 经其间遗传物质的交换而转移给另—个细胞的方法。
基因克隆过程：
１、获得待克隆的DNA片段（基因）； ２、目的基因与载体在体外连接； ３、重组DNA分子导入宿主细胞； ４、筛选、鉴定阳性重组子； ５、重组子的扩增与／或表达。