基因工程课件
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高中生物基因工程课件
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。
基因工程专题1-1ppt课件
5.重组DNA体外表达实验 的成功（转基因细菌）----- 1973年，博耶和科恩用 含单一EcoRⅠ酶切位点的 载体质粒pSC101，使之与 非洲爪蟾核糖体蛋白基因 （外源基因）的DNA片段 重组，重组的DNA导入大 肠杆菌（受体细胞）中， 成功表达出mRNA（外源 基因导入、复制、表达， 实现物种间基因交流）， 基因工程正式问世。
P·伯格 ，美国生物化学家、 现代基因工程的创始人。1972 年，伯格把两种病毒的DNA用 同一种限制性内切酶切割后， 再用DNA连接酶把这两种 DNA分子连接起来，于是产生 了一种新的重组DNA分子，首 次实现两种不同生物的DNA体 外连接，获得了第一批重组 DNA分子，这标志着基因工程 技术的诞生。伯格因此获得了 1980年诺贝尔化学奖。
基因工程------梦想与理论、实验与技术、生产与专利、 伦理与安全
2000年超级杂交稻第一个阶段达到亩产700公斤。 第二个阶段亩产800公斤，在2004年实现了。我们 现在向第三期亩产900公斤攻关，计划2015年实现， 争取提前两到三年。
转基因抗虫稻（螟虫）
用除草剂Barstar处理的抗除草剂转基因水稻(中) 和非转基因水稻对照(两侧)
科恩和博耶
6.1980年 显微注射法获得第一个转基因小鼠（动物） 1983年农杆菌转化法第一例转基因烟草（植物） 基因 工程迅速发展。
7.1988年 穆里斯发明PCR仪，快速扩增所需基因
科学与技术的关系？
完
科恩和博 耶
1973年，美国斯坦福大学教授S·科 恩和加利福尼亚大学旧金山分校教 授H·W·博耶将两个不同的质粒（一 个是抗四环素质粒，另一个是抗链 霉素质粒）拼接在一起，组成嵌合 质粒，并将其导入大肠杆菌，当该 重组质粒进入大肠杆菌体内后，这 些大肠杆菌能抵抗两种药物，而且 这种大肠杆菌的后代都具有双重抗
高中生物基因工程pt课件
• 大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大 肠杆菌的质粒;其中常 含有抗药基因;如四环 素的标记基因 质粒的 存在与否对宿主细胞生 存没有决定性作用;但 复制只能在宿主细胞内 成
原核细胞的基因结构补充内容
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
与RNA聚合酶结合位点
原核 细胞 的 基因 结构
工的 在基因操作的基本步骤中;不进行碱基
互补配对的步骤是
C
A 人工合成目的基因
B 目的基因与运载体结合
C 将目的基因导入受体细胞
D 目的基因的检测和表达
B 限制性内切酶用于目的基因的获得
C 目的基因须由运载体导入受体细胞
D 人工合成目的基因不用限制性内切酶
练习
4有关基因工程的叙述正确的是
D
A 限制酶只在获得目的基因时才用
B 重组质粒的形成在细胞内完成
C 质粒都可作为运载体
D 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资 料
练习
5基因工程是在DNA分子水平上进行设计施
基因
结构 非编码区 ：有调控作用;上游有启动子;下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的 __不__连_的续
都由能够编码蛋白质的_编__码__区_和具 有调控作用的非__编__码__区组成的
④利用PCR技术扩增目的基因
PCR——聚合酶链式反应
是一项生物体外复制特定DNA片 段的核酸合成技术 通过此技术;可获取 大量的目的基因
DNA序列自动测序仪： 对提取出来的
大学生物化学课件基因工程ppt
定义 识别DNA的特异序列, 并在识别位点或其周围 切割双链DNA的一类内切酶。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Bam HⅠ
GGATCC CCTAGG
GCCTAG+
GATCC G
切割DNA后产生含5’磷酸和3’羟基的末端
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
连接酶
重组体
转化 体外包装，转染
带重组体的宿主
筛选
表型筛选
酶切电泳鉴定
菌落原位杂交
以 质 粒 为 载 体 的
DNA 克 隆 过 程
扩增或表达
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
（六）克隆基因的表达
Ⅱ类酶识别序列特点—— 回文结构(palindrome)
GGATCC CCTAGG
切口 ：平端切口、粘端切口
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
平端切口
HindⅡ
GTCGAC CAGCTG
GTC CAG
蛋白质而特意设计的载体称为表达载体。
载体的选择标准：
能在宿主细胞中自主复制； 具有两个以上的遗传标记物，便于重组体
的筛选和鉴定； 有克隆位点（外源DNA插入点），常具有
多个单一酶切位点，称为多克隆位点； 分子量小，以容纳较大的外源DNA。 作为表达载体，具有与宿主细胞相适应的
调控元件：启动子，增强子等。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Bam HⅠ
GGATCC CCTAGG
GCCTAG+
GATCC G
切割DNA后产生含5’磷酸和3’羟基的末端
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连接酶
重组体
转化 体外包装，转染
带重组体的宿主
筛选
表型筛选
酶切电泳鉴定
菌落原位杂交
以 质 粒 为 载 体 的
DNA 克 隆 过 程
扩增或表达
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（六）克隆基因的表达
Ⅱ类酶识别序列特点—— 回文结构(palindrome)
GGATCC CCTAGG
切口 ：平端切口、粘端切口
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平端切口
HindⅡ
GTCGAC CAGCTG
GTC CAG
蛋白质而特意设计的载体称为表达载体。
载体的选择标准：
能在宿主细胞中自主复制； 具有两个以上的遗传标记物，便于重组体
的筛选和鉴定； 有克隆位点（外源DNA插入点），常具有
多个单一酶切位点，称为多克隆位点； 分子量小，以容纳较大的外源DNA。 作为表达载体，具有与宿主细胞相适应的
调控元件：启动子，增强子等。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
基因工程-课件ppt
(7)用于载体的质粒 DNA 分子上至少含一个限制酶识别位点(√ )
(8)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在
并表达
(√)
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2．载体需具备的条件及其作用(连线)
对点落实
返回
1．(2016·全国卷Ⅲ)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了
EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和 Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列
与 切 割 位 点 ， 图 (b) 为 某 种 表 达 载 体 的 示 意 图 ( 载 体 上 的
EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
↓
↓
↓
——GAATTC—— ——GGATCC—— ——GATC——
返回
(2)写出产生的末端的种类：①产生的是黏性末端；②产生的 是 平末端 。 (3)EcoRⅠ限制酶和 SmaⅠ限制酶识别的碱基序列 不同，切割 位点不同 (填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性 。
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
图(b)
图(c)
(3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶，常见的
有__E_·_c_o_l_i__D_NA_连__接__酶_和____T_4D_N_A_连___接__酶___，其中既能连接黏 性末端又能连接平末端的是__T_4D_N_A__连__接__酶___。
解析
在日常生 活中， 随处都 可以看 到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
《基因工程专题》课件
通过基因工程改造细胞和微生物，可 以用于药物生产、疾病治疗和疫苗研 发，提高治疗效果和降低成本。
人类社会面临的挑战和机遇
伦理和安全问题
基因工程技术的发展和应用涉及到伦理和安全问题，如基因编辑 技术的滥用、基因歧视和生态风险等。
法律和监管问题
随着基因工程技术的广泛应用，相关的法律和监管体系需要进行调 整和完善，以确保技术的合理应用和发展。
04
基因工程的伦理和社会问题
基因工程的伦理问题
基因工程的道德地位
基因工程涉及到对生命本质的干预，因此引发了关于其道 德地位的讨论。一些人认为这是对自然的一种干预，而另 一些人则认为这是科技进步的必然结果。
基因歧视
由于基因信息可能揭示个人健康、行为等方面的信息，因 此存在基因歧视的风险。这可能导致保险、就业等方面的 歧视。
03
基因工程的应用实例
农业基因工程
抗虫作物
通过基因工程技术，将抗虫基 因导入作物，使其具有抗虫能
力，减少农药使用。
抗病作物
通过基因工程技术，增强作物 的抗病能力，降低作物病害的 发生率。
高产作物
通过基因工程技术，提高作物 的产量和品质，满足不断增长 的食物需求。
转基因动物
通过基因工程技术，培育出具 有优良性状的转基因动物，如
基因工程专
contents
目录
• 基因工程概述 • 基因工程的基本技术 • 基因工程的应用实例 • 基因工程的伦理和社会问题 • 未来展望
01
基因工程概述
基因工程概述
基因工程是指通过人工操作对 生物体的基因进行修饰、改造 和重组的技术。
它利用现代分子生物学技术， 在分子水平上对基因进行操作 ，从而实现对生物性状的改变 。
基因工程第1讲概论课件
为基因工程技术的诞生典定了理论基础。
理论上的可行性。
41
二、分子遗传学新方法是基因工程的 技术基础（六大技术）
首当其冲的是要解决: ① 如何自如地得到目的基因； ② 如何在体外改造基因，得到重 组体； ③ 如何在体外转移重组基因；
直到20世纪70年代中期，相继出现了 几项关键性技术，梦想成真。
42
实际上的可操作性 材料、实验条件、时空条件、
经济条件和政策。 基础方面的基本条件（可能性+ 可行性+ 可操作性）具备, 尚需人的科学创新 思维+ 艰苦的实践。才能得到创新的发明、 发现
49
1970年, MIT 的 科学家率先提出在体 外把不同来源的遗传 物质进行重组的设想, 但遭到反对, 不予支
50
办
不
不
到
到
的
的
22
第一节 基因工程的 发生与发展
23
一、基因工程诞生的理论基础
2生物遗传的物质基础是 DNA 肺炎链球菌光滑型和粗糙型的转化 试验
24
● 1944年, 美 国微生物学家 Avery证明基 因就是DNA分 子, 提出 DNA 是遗传信息的 载体。
32
遗 传 密 码 表
目 录33
mRNA分子上从5 至3 的方向,每3个核 苷酸构建一个密码子, 编码某一特定氨基酸或 作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联 体密码(triplet codon), 也称遗传密码子(genetic codon)。
解决了信息语言的对应关系。
34
•密码: 43 = 64
14
（4）利用重组DNA技术可以在体外大 量扩增、纯化人们感兴趣的基因, 研 究其结构、功能及调控机制, 从而拓 宽了分子生物学的研究领域。
理论上的可行性。
41
二、分子遗传学新方法是基因工程的 技术基础（六大技术）
首当其冲的是要解决: ① 如何自如地得到目的基因； ② 如何在体外改造基因，得到重 组体； ③ 如何在体外转移重组基因；
直到20世纪70年代中期，相继出现了 几项关键性技术，梦想成真。
42
实际上的可操作性 材料、实验条件、时空条件、
经济条件和政策。 基础方面的基本条件（可能性+ 可行性+ 可操作性）具备, 尚需人的科学创新 思维+ 艰苦的实践。才能得到创新的发明、 发现
49
1970年, MIT 的 科学家率先提出在体 外把不同来源的遗传 物质进行重组的设想, 但遭到反对, 不予支
50
办
不
不
到
到
的
的
22
第一节 基因工程的 发生与发展
23
一、基因工程诞生的理论基础
2生物遗传的物质基础是 DNA 肺炎链球菌光滑型和粗糙型的转化 试验
24
● 1944年, 美 国微生物学家 Avery证明基 因就是DNA分 子, 提出 DNA 是遗传信息的 载体。
32
遗 传 密 码 表
目 录33
mRNA分子上从5 至3 的方向,每3个核 苷酸构建一个密码子, 编码某一特定氨基酸或 作为蛋白质合成的起始、终止信号, 称为三联 体密码(triplet codon), 也称遗传密码子(genetic codon)。
解决了信息语言的对应关系。
34
•密码: 43 = 64
14
（4）利用重组DNA技术可以在体外大 量扩增、纯化人们感兴趣的基因, 研 究其结构、功能及调控机制, 从而拓 宽了分子生物学的研究领域。
《基因工程简介》课件
前沿的学科，将对医学、农业、环境和能源等领域带来深刻的变革和进步。了解基因工程的基本概 念、应用和挑战，是我们迎接未来科技发展的重要一步。
基因转导
将外源基因导入目标细胞，实 现基因功能的调控和表达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术，对基 因组中的特定位置进行精确编 辑和改造。
基因工程的伦理和风险问题
1 伦理问题
基因工程涉及对生命和基因的控制，引发伦理和道德层面的反思和讨论。
2 风险问题
基因工程可能带来环境风险和基因突变等潜在问题，需要严格的安全评估和监管。
《基因工程简介》PPT课 件
基因工程是一门研究控制和改变生物基因组的学科。通过改变生物体基因组 的结构和组织，可以产生改善农作物、生产药物、治疗疾病等社会需求的生 物。
基因工程的定义
基因工程是一种重要的生物技术，利用现代分子遗传学和基因组学知识，设 计和操作基因的技术，以改变生物体的特征，实现对生命过程和物质转化的 控制。
农业生产
基因工程可以改良农作物，提高产 量和耐性，解决粮食安全和环境问 题，为农业生产带来巨大变革。
基因编辑
通过基因编辑技术，可以精确修改 和调整生物基因组，开辟了新的治 疗疾病和改良物种的途径。
基因工程的主要技术方法
基因克隆
将感兴趣的基因从一个物种转 移到另一个物种，以实现基因 的功能研究和应用。
3 社会问题
基因工程引发公众关注和争议，涉及科技发展与社会责任之间的平衡问题。
基因工程的未来发展趋势
精准医学
基因工程将深化个体基因组研究， 实现个体化治疗和预防，推动精 准医学的发展。
生物能源
基因工程技术有望提升生物能源 的生产效率，推动可再生能源的 发展和应用。
基因转导
将外源基因导入目标细胞，实 现基因功能的调控和表达。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术，对基 因组中的特定位置进行精确编 辑和改造。
基因工程的伦理和风险问题
1 伦理问题
基因工程涉及对生命和基因的控制，引发伦理和道德层面的反思和讨论。
2 风险问题
基因工程可能带来环境风险和基因突变等潜在问题，需要严格的安全评估和监管。
《基因工程简介》PPT课 件
基因工程是一门研究控制和改变生物基因组的学科。通过改变生物体基因组 的结构和组织，可以产生改善农作物、生产药物、治疗疾病等社会需求的生 物。
基因工程的定义
基因工程是一种重要的生物技术，利用现代分子遗传学和基因组学知识，设 计和操作基因的技术，以改变生物体的特征，实现对生命过程和物质转化的 控制。
农业生产
基因工程可以改良农作物，提高产 量和耐性，解决粮食安全和环境问 题，为农业生产带来巨大变革。
基因编辑
通过基因编辑技术，可以精确修改 和调整生物基因组，开辟了新的治 疗疾病和改良物种的途径。
基因工程的主要技术方法
基因克隆
将感兴趣的基因从一个物种转 移到另一个物种，以实现基因 的功能研究和应用。
3 社会问题
基因工程引发公众关注和争议，涉及科技发展与社会责任之间的平衡问题。
基因工程的未来发展趋势
精准医学
基因工程将深化个体基因组研究， 实现个体化治疗和预防，推动精 准医学的发展。
生物能源
基因工程技术有望提升生物能源 的生产效率，推动可再生能源的 发展和应用。
基因工程技术ppt课件
是指目的基因在受体细胞内表达，研究功能。
3
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
应用：
• 克隆感兴趣基因进行序列分析，研究其组织结构。 • 转入原核表达载体，进行大规模蛋白质合成,生产多肽
产品。 • 转入真核表达载体，导入细胞，研究其功能，表达调
载体：
• 载体(Vector)是目的基因的运载工具，其作用是将目 的基因带入受体细胞中，并使目的基因扩增和表达。
• 种类： 按来源分： 质粒载体(plasmid vector)、噬菌体载体(phage vector)、 柯氏质粒载体(cosmid vector)、病毒载体(virus vector ). 按作用分： 克隆载体(cloning vector )、表达载体(expression vector)、 穿梭载体(shuttle vector)
四环素选择标记上，4种位于Amp抗性基因上。外源基因的插入将破坏 抗性基因的完整性，导致抗性基因插入失活，这种特性可用于区分重组 和非重组分子。 • 松弛性质粒，在大肠杆菌细胞内有较高的拷贝数，当细菌蛋白质合成停 止时，它仍能继续复制。
16
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
17
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
18
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程TA 源自隆AA19
3
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
应用：
• 克隆感兴趣基因进行序列分析，研究其组织结构。 • 转入原核表达载体，进行大规模蛋白质合成,生产多肽
产品。 • 转入真核表达载体，导入细胞，研究其功能，表达调
载体：
• 载体(Vector)是目的基因的运载工具，其作用是将目 的基因带入受体细胞中，并使目的基因扩增和表达。
• 种类： 按来源分： 质粒载体(plasmid vector)、噬菌体载体(phage vector)、 柯氏质粒载体(cosmid vector)、病毒载体(virus vector ). 按作用分： 克隆载体(cloning vector )、表达载体(expression vector)、 穿梭载体(shuttle vector)
四环素选择标记上，4种位于Amp抗性基因上。外源基因的插入将破坏 抗性基因的完整性，导致抗性基因插入失活，这种特性可用于区分重组 和非重组分子。 • 松弛性质粒，在大肠杆菌细胞内有较高的拷贝数，当细菌蛋白质合成停 止时，它仍能继续复制。
16
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
17
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
18
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程TA 源自隆AA19
基因工程研究PPT课件
基因工程研究
体外 操作 与细 胞内 表达
(基因工程技术包括下列过程)
分─获取目的基因和载体 接─目的基因与载体的连接 转─重组DNA导入宿主细胞 筛─重组DNA的筛选 鉴─重组DNA的鉴定
可用以上五个字表示
(一)目的基因的分离(分)
目的基因:是指所要研究或应用的基因,也是需要克隆或表达 的基因。 (一) 目的基因的分离 1、基因分离的策略
同 源 多 聚 尾 连 接 法
三、将重组体导入受体细胞 (转)
根据受体生物,可将重组体导入受体细胞的方法主要分为大肠杆 菌转化法、酵母转化法、植物细胞转化法及动物细胞转化法
(一) 大肠杆菌转化法 1、氯化钙转化法(狭义的转化)或转染 感受态细胞(Competent Cell)的制备:用特殊方法处理,使细胞膜通透 性增加,从而具有摄取外源DNA的能力。 转化流程:感受态细胞和重组DNA混合,使DNA与钙离子形成复合物, 吸附于细胞表面,经42℃短暂(90s)的热处理,促进外源DNA进入感受态 细胞。
(三) 植物细胞转化法
1、农杆菌质粒介导法 农杆菌介导法是目前双子叶植物基因转移的常用方法。
它是利用根癌农杆菌的Ti (Tumor induce)质粒和发根农杆 菌的Ri (Root induce)质粒上的一段T-DNA区在农杆菌侵染 植物形成肿瘤的过程中,T-DNA可以被转移到植物细胞并插 入到染色体基因中。利用Ti质粒的这一天然的遗传转化特性, 可将外源基因置换T-DNA中的非必需序列即可使外源基因整 合到受体染色体而获得稳定的表达。
4、同源多聚尾连接法
也称作人工接尾连接法 当载体和目的基因无法采用同一种限制酶进行切断,无 法得到相同得粘性末端时,可采用此方法。 此法首先使用单链核酸酶将粘性末端切平,再在末端核 苷酸转移酶的催化下,将脱氧核糖核苷酸添加于载体或目的 基因的3'-端,如载体上添加一段polyG,则可在目的基因上添 加一段polyC,故二者即可通过碱基互补进行粘合,再由DNA连 接酶连接。
体外 操作 与细 胞内 表达
(基因工程技术包括下列过程)
分─获取目的基因和载体 接─目的基因与载体的连接 转─重组DNA导入宿主细胞 筛─重组DNA的筛选 鉴─重组DNA的鉴定
可用以上五个字表示
(一)目的基因的分离(分)
目的基因:是指所要研究或应用的基因,也是需要克隆或表达 的基因。 (一) 目的基因的分离 1、基因分离的策略
同 源 多 聚 尾 连 接 法
三、将重组体导入受体细胞 (转)
根据受体生物,可将重组体导入受体细胞的方法主要分为大肠杆 菌转化法、酵母转化法、植物细胞转化法及动物细胞转化法
(一) 大肠杆菌转化法 1、氯化钙转化法(狭义的转化)或转染 感受态细胞(Competent Cell)的制备:用特殊方法处理,使细胞膜通透 性增加,从而具有摄取外源DNA的能力。 转化流程:感受态细胞和重组DNA混合,使DNA与钙离子形成复合物, 吸附于细胞表面,经42℃短暂(90s)的热处理,促进外源DNA进入感受态 细胞。
(三) 植物细胞转化法
1、农杆菌质粒介导法 农杆菌介导法是目前双子叶植物基因转移的常用方法。
它是利用根癌农杆菌的Ti (Tumor induce)质粒和发根农杆 菌的Ri (Root induce)质粒上的一段T-DNA区在农杆菌侵染 植物形成肿瘤的过程中,T-DNA可以被转移到植物细胞并插 入到染色体基因中。利用Ti质粒的这一天然的遗传转化特性, 可将外源基因置换T-DNA中的非必需序列即可使外源基因整 合到受体染色体而获得稳定的表达。
4、同源多聚尾连接法
也称作人工接尾连接法 当载体和目的基因无法采用同一种限制酶进行切断,无 法得到相同得粘性末端时,可采用此方法。 此法首先使用单链核酸酶将粘性末端切平,再在末端核 苷酸转移酶的催化下,将脱氧核糖核苷酸添加于载体或目的 基因的3'-端,如载体上添加一段polyG,则可在目的基因上添 加一段polyC,故二者即可通过碱基互补进行粘合,再由DNA连 接酶连接。
分子生物学原理--基因工程ppt课件
分子生物学原理
整合
• 整合： 噬菌体感染大肠杆菌的第一步
噬菌体粘附于细胞壁上，将自身的 DNA注入菌体中。 此 DNA可与细菌染色 体重组，成为细菌染色体的一部分。
• 溶原菌：整合了噬菌体基因组的细菌。
• 裂解： 噬菌体感染大肠杆菌的第二步
DNA利用菌体的酶系统，复制自身及 外壳蛋白，组装成大量新 噬菌体，并将 细菌涨破。
第十四章 基因重组与基因工程
10/28/2024
分子生物学原理
基因重组：genomic recombination 重组DNA：recombinant DNA
10/28/2024
分子生物学原理
第一节、自然界的基因重组
• 转化：transformation • 整合：integration • 转导：transduction • 转位：transposition
10/28/2024
分子生物学原理
转位
• 转位：一个或一组基因从一处转到基因 组的另一个位置。
• 这些游动的基因称为转位子(transposon)。
10/28/2024
分子生物学原理
转 位
10/28/2024
分子生物学原理
第二节、基因工程
• 基因工程：是用分离纯化或人工合成的 DNA在体外与载体DNA结合，成为重组 DNA，用以转化宿主，筛选出能表达重 组DNA的活细胞，加以纯化、传代、扩 增，成为克隆。也叫基因克隆或重组 DNA技术。
切割后与原来载体比较。
• 利用核酸杂交和放射自显影进行鉴定：用目 的基因作探针监测宿主DNA是否重组体。
10/28/2024
分子生物学原理
DNA重组体的筛选与鉴定
•灭 活法筛 选重组 体。
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（2）种类：4000种。
（3）作用：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。(6个,4、5、8个)
（4）结果：形成两种末端 黏性末端 平末端
思考题：
• 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可 产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会 怎样呢？
会产生相同的黏性末端。
• 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的DNA分子了?
实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
2、 DNA连接酶——“分子缝合针” E·coli DNA连接酶（黏性末端）
技术发明使基因工程的实施成为可能
1.基因转移载体的发现
2.工具酶的发现
3.DNA合成和测序技术的发明
4.DNA体外重组的实现
5.重组DNA表达实验的成功
6.第一例转基因动物问世 7.PCR技术的发明
一、基因工程的概念
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生 物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物 的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖， 使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的生物类型和生 物产品。
生物 选修3 现代生物科技专题
目录
专题1 基因工程 专题2 细胞工程 专题3 胚胎工程 专题4 生物技术的安全性和伦理问题 专题5 生态工程
专题1 基因工程
基础理论和技术的发展催生了基因工程
20世纪中叶，基础理论取得了重大突破 1.DNA是遗传物质的证明 2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立 3.遗传密码的破译
1、种类： T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端） 2、作用部位：磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合” 起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一 个重组的DNA分子就形成了。
3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”
（1）运载体的作用
作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细 胞)中去。
3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”
（3）常用的运载体
细菌细胞质的质粒
λ噬菌体的衍生物
动植物病毒
注意：真正用作运载体的质 粒都是人工改造过的。
3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”
质粒是基因工程最常用的运载体。 质粒是一种裸露的、结构简单、独 立于细菌染色体（即拟核DNA）之外， 并且具有自我复制能力的双链环状 DNA分子。 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基因，如四环素的 标记基因。质粒的存在与否对宿主 细胞生存没有决定性作用，但复制 只能在宿主细胞内成。
利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进 行大量复制。（随载体的复制而复制）
（2）作为运载体必须具备的条件
能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。 具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 具有某些标记基因，便于进行筛选。 必需是安全的，不会对受体 细胞有害。 大小应适合，便于提取和操作
基因工程的别名
操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
实质 结果
基因拼接技术或DNA重组技术
生物体外 基因
DNA分子水平 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
基因重组 人类需要的生物类型和生物产品
二、 DNA重组技术的基本工具 基本工具： 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
细
胞 内含子： 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子
的 基
非编码区: 有调控作用的核苷酸序列，包括位于编 码区上游的RNA聚合酶结合位点。
因
结 非编码序列：包括非编码区和内含子
构
启动子与起始密码
启动子
起始密 码
位 置 DNA上基因的非编码区，位mRNA上的开始即
在编码区上游段 （左 单链信使RNA （转
（补充知识）基因的结构 1、原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
编码区上游
启动子
非编码区 编码区下游
终止子
与原R核NA聚合编酶码区结合能位转录点相应的信使RNA，能编码蛋白质
①细R胞NA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结
合的。基
②因构转结录开始后，RNA聚①合不能酶转沿录D为NA信分使子RN移A，动不，能并编以码D蛋N白A分质子。 的一条链非为编模码板区合成②RN有A调。控遗传信息表达的核苷酸序列，
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 黏性末端
黏性末端
黏性末端：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，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（小结） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。
在该序列中，最重要的是位于编码区
③转录完毕后，RNA链上释游的放R出NA来聚，合酶紧结接合着位R点NA。聚合酶也从
DNA模板链上脱落下来。
启动子
2、真核细胞的基因结构
非编码区
编码区
Hale Waihona Puke 编码区上游非编码区 编码区下游
启动子
终止子
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真
外显子：能编码蛋白质的序列
核 外编显码子区： 内能含够子编：不码能蛋编白码质蛋的白序质的列序叫列做外显子
侧）
录产物）
功 能 转录时与RNA聚合酶结 是翻译的开始，是
合 ， 对 转 录 mRNA 起 调 肽链延伸的第一个
控作用。
氨基酸的位点。
（3）作用：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。(6个,4、5、8个)
（4）结果：形成两种末端 黏性末端 平末端
思考题：
• 要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可 产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。
• 如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会 怎样呢？
会产生相同的黏性末端。
• 是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成 重组的DNA分子了?
实际还不够,还需要DNA连接酶进行连接。
2、 DNA连接酶——“分子缝合针” E·coli DNA连接酶（黏性末端）
技术发明使基因工程的实施成为可能
1.基因转移载体的发现
2.工具酶的发现
3.DNA合成和测序技术的发明
4.DNA体外重组的实现
5.重组DNA表达实验的成功
6.第一例转基因动物问世 7.PCR技术的发明
一、基因工程的概念
基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生 物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物 的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖， 使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的生物类型和生 物产品。
生物 选修3 现代生物科技专题
目录
专题1 基因工程 专题2 细胞工程 专题3 胚胎工程 专题4 生物技术的安全性和伦理问题 专题5 生态工程
专题1 基因工程
基础理论和技术的发展催生了基因工程
20世纪中叶，基础理论取得了重大突破 1.DNA是遗传物质的证明 2.DNA双螺旋结构和中心法则的确立 3.遗传密码的破译
1、种类： T4 DNA连接酶 （黏性末端和平末端） 2、作用部位：磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合” 起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一 个重组的DNA分子就形成了。
3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”
（1）运载体的作用
作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细 胞)中去。
3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”
（3）常用的运载体
细菌细胞质的质粒
λ噬菌体的衍生物
动植物病毒
注意：真正用作运载体的质 粒都是人工改造过的。
3、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”
质粒是基因工程最常用的运载体。 质粒是一种裸露的、结构简单、独 立于细菌染色体（即拟核DNA）之外， 并且具有自我复制能力的双链环状 DNA分子。 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒， 其中常含有抗药基因，如四环素的 标记基因。质粒的存在与否对宿主 细胞生存没有决定性作用，但复制 只能在宿主细胞内成。
利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进 行大量复制。（随载体的复制而复制）
（2）作为运载体必须具备的条件
能够在宿主细胞中自我复制并稳定地保存。 具有一个或多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 具有某些标记基因，便于进行筛选。 必需是安全的，不会对受体 细胞有害。 大小应适合，便于提取和操作
基因工程的别名
操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
实质 结果
基因拼接技术或DNA重组技术
生物体外 基因
DNA分子水平 剪切 → 拼接 → 导入 → 表达
基因重组 人类需要的生物类型和生物产品
二、 DNA重组技术的基本工具 基本工具： 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA连接酶——“分子缝合针” 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
细
胞 内含子： 不能够编码蛋白质的序列叫做内含子
的 基
非编码区: 有调控作用的核苷酸序列，包括位于编 码区上游的RNA聚合酶结合位点。
因
结 非编码序列：包括非编码区和内含子
构
启动子与起始密码
启动子
起始密 码
位 置 DNA上基因的非编码区，位mRNA上的开始即
在编码区上游段 （左 单链信使RNA （转
（补充知识）基因的结构 1、原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
编码区上游
启动子
非编码区 编码区下游
终止子
与原R核NA聚合编酶码区结合能位转录点相应的信使RNA，能编码蛋白质
①细R胞NA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结
合的。基
②因构转结录开始后，RNA聚①合不能酶转沿录D为NA信分使子RN移A，动不，能并编以码D蛋N白A分质子。 的一条链非为编模码板区合成②RN有A调。控遗传信息表达的核苷酸序列，
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 黏性末端
黏性末端
黏性末端：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，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。
当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，产生的是黏性末端。 当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。
1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀”（小结） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。
在该序列中，最重要的是位于编码区
③转录完毕后，RNA链上释游的放R出NA来聚，合酶紧结接合着位R点NA。聚合酶也从
DNA模板链上脱落下来。
启动子
2、真核细胞的基因结构
非编码区
编码区
Hale Waihona Puke 编码区上游非编码区 编码区下游
启动子
终止子
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真
外显子：能编码蛋白质的序列
核 外编显码子区： 内能含够子编：不码能蛋编白码质蛋的白序质的列序叫列做外显子
侧）
录产物）
功 能 转录时与RNA聚合酶结 是翻译的开始，是
合 ， 对 转 录 mRNA 起 调 肽链延伸的第一个
控作用。
氨基酸的位点。